Crescimento da levedura Rhodotorula mucilaginosa CCT3892 no melaço de cana-

Para analisar o comportamento da levedura Rhodotorula mucilaginosa CCT3892 em meio contendo melaço de cana-de-açúcar, é necessário compreender o crescimento da mesma neste substrato bem como sua capacidade de assimilar os nutrientes fornecidos para a mesma. Deste modo, foram realizados experimentos em diferentes condições.

Na primeira condição, foi utilizado apenas o melaço invertido diluído a uma concentração de açúcares redutores (AR) equivalente a 40,0 g.L-1_{, sendo a mesma}

denominada de Cultivo em Melaço (CM). A segunda condição consistiu do mesmo teor de AR utilizado na primeira, porém acrescido de extrato de levedura (3,0 g.L-1), a mesma foi denominada de Cultivo em Melaço com Extrato de Levedura (CMEL).

A Figura 2.8 apresenta a morfologia das células de Rodotorula mucilaginosa CCT3892 vista por microscópio, a qual mostrou-se esférica e bem definida.

Para delimitar um parâmetro de comparação, um Cultivo no Meio Sintético (CS) também foi realizado de acordo com o proposto por Frengova et al. (1964). A Figura 2.9 apresenta os perfis de crescimento (a) e de consumo de AR (b) obtidos nas condições mencionadas.

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Figura 2.8 - Células de Rhodotorula mucilaginosa CCT3892 vistas por microscópio. Fonte: Autor.

Para delimitar um parâmetro de comparação, um Cultivo no Meio Sintético (CS) também foi realizado de acordo com o proposto por Frengova et al. (1964). A Figura 2.9 apresenta os perfis de crescimento (a) e de consumo de AR (b) obtidos nas condições mencionadas.

De acordo com a Figura 2.9 (a), todos os cultivos apresentaram sua maior concentração celular após 96 h de crescimento, porém é possível constatar que o cultivo CS alcançou o maior valor (16,42 ± 0,32 g.L-1) quando compara-se o mesmo com o cultivo CMEL (8,28 ± 0,03 g.L-1) e o CM (7,15 ± 0,29 g.L-1).

Como nos cultivos CM e CMEL não foram adicionados os sais minerais empregados no cultivo CS, pode-se concluir que os resultados obtidos estão de acordo com os apresentados por Maldonade, Rodriguez-Amaya e Scamparini (2012) haja vista que os autores, por meio de um planejamento experimental, concluíram que a concentração dos sais MgSO4.7H2O e KH2PO4 são variáveis determinantes para intensificar o crescimento da

levedura Rhodotorula mucilaginosa uma vez que os cátions fornecidos por tais espécies podem atuar como cofatores para o metabolismo do microrganismo . Destaca-se, também, que esses autores obtiveram uma máxima concentração celular de 11,0 g.L-1, utilizando glicose como fonte de carbono, o que é um resultado próximo do obtido nos cultivos CS e CMEL, nos quais o melaço foi empregado como fonte de carbono alternativa.

Destaca-se que Lian, Chen e Garcia-Perez (2013) realizaram uma avaliação do uso de levoglucosano não hidrolisados como fonte de carbono para o crescimento de Rodotorula

glutinis e obtiveram, em sua melhor condição, uma concentração celular de 6,8 g.L-1_{, o que é}

um resultado muito próximo do obtido para o cultivo CM. Silva et al. (2018), utilizando a mesma cepa que foi utilizada nesta pesquisa, obtiveram 6,95 g.L-1 _{de células secas utilizando}

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resíduo de manipueira como substrato a uma concentração de 75 % (v.v-1), o que reforça que o tipo da fonte de carbono é um parâmetro considerável para este tipo de bioprocesso.

Por meio de um delineamento experimental, Banzatto, Freita e Mutton (2013) obtiveram uma máxima produção de células secas, de Rhodotorula rubra, equivalente a 14,87 g.L-1 utilizando como substrato o melaço de cana-de-açúcar suplementado com uma fonte comercial de nitrogênio, o Nitrofosfo KL. Este efeito de potencialização do crescimento por meio da adição de uma fonte de nitrogênio também foi constatado entre os resultados obtidos no cultivo CM e CMEL, nos quais observou-se que a adição de extrato de levedura, a uma concentração de 3,0 g.L-1, proporcionou um aumento de 15,80 % na concentração de biomassa seca.

(a)

(b)

Figura 2.9 - Perfis de crescimento da levedura Rhodotorula mucilaginosa CCT3892 (a) e de

consumo de açúcares redutores (b) para os cultivos CS (▪), CM (●) e CMEL (♦). Fonte: Autor.

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Sobre o consumo do substrato e a conversão do mesmo em biomassa microbiana (Figura 2.10), o cultivo CS apresentou o maior fator de conversão (0,512 ± 0,015 g.g-1) em comparação com os cultivos CM (0,234 ± 0,019 g.g-1) e CMEL (0,232 ± 0,002 g.g-1). Esses resultados a priori indicam que a glicose é um substrato de fácil assimilação por parte da levedura em estudo uma vez que a conversão notada no cultivo CS, no qual a única fonte de carbono foi este monômero de açúcar, foi cerca de duas vezes superior às demais condições.

Um resultado similar foi obtido por Bonadio, Freita e Mutton (2018) ao realizarem a avaliação de fontes alternativas de carbonos para o crescimento de Rhodotorula rubra. Os pesquisadores notaram que os maiores acúmulos de células da levedura, 1,60 e 1,90 g.L-1, foram obtidos em cultivos nos quais foram empregadas sacarose e maltose, ambos dímeros de glicose, como substrato. Ambos os resultados foram quatro vezes superiores ao obtido no cultivo realizado com caldo de cana-de-açúcar, substrato rico não só em glicose, mas também em frutose.

Outros autores que reportaram o mesmo fenômeno por meio de seus resultados foram Gong et al. (2019). Em seus experimentos, houve uma redução de 31,48 % na concentração máxima de células obtidas para um cultivo de Rhodotorula glutinis ao variarem a fonte de carbono de glicose (40 g.L-1) para frutose (40 g.L-1), além de um aumento de 24 h no tempo necessário para haver total depleção do substrato em processo.

Figura 2.10 – Resultados obtidos para os fatores de conversão de substrato em células (YX/S),

lipídeos (YL/S) e carotenoides (YC/S) nos cultivos CS, CM e CMEL. Fonte: Autor.

*Diferentes letras indicam diferenças estatisticamente significativas entre as médias (p < 0,05).

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A Figura 2.11 mostra os valores obtidos para a produtividade celular, velocidade específica máxima de crescimento e tempo de geração observados em cada condição de cultivo avaliada. A Figura 2.12 apresenta os aspectos iniciais (a) e finais (b) dos mesmos.

Figura 2.11 - Resultados obtidos para a produtividade celular (PX), velocidade específica

máxima de crescimento (μmáx) e para o tempo de geração (Tg) para os cultivos CS, CM e

CMEL. Fonte: Autor. *Diferentes letras indicam diferenças estatisticamente significativas entre as médias (p < 0,05).

Com base no expresso nas Figuras 2.9 (a) e 2.10, verifica-se que o metabolismo do microrganismo respondeu de forma diferenciada aos estímulos propostos pelos diferentes meios de crescimento. No cultivo CS, verificou-se que a fase exponencial do crescimento da levedura se deu de entre 3 h e 24 h de processo, na qual o mesmo apresentou uma velocidade específica máxima de crescimento equivalente a 0,08 ± 0,01 h-1 com um correlato tempo de geração de 9,07 ± 0,16 h. Enquanto que nos cultivos CM (µmáx = 0,07 ± 0,01 h-1 e Tg = 10,58

± 1,02 h) e CMEL (µmáx = 0,10 ± 0,00 h-1 e Tg = 6,91 ± 0,04 h), a mesma fase de crescimento

se deu entre 3 e 9 h de cultivo, o que denota que em ambas condições a levedura pouco aproveitou do substrato para seu crescimento, partindo para a fase estacionária na qual metabolitos secundários são preferivelmente produzidos.

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Figura 2.12 – Aspectos dos cultivos realizados antes (a) e após 96h de processo (b) para as

condições CS, CM e CMEL. Fonte: Autor.

Ainda sobre as diferentes taxas de crescimento observadas entre as condições de cultivo, pode-se inferir que o meio sintético (CS) mostrou-se ser um condicionante mais propicio para o crescimento microbiano haja vista que a produtividade celular alcançada neste após 96 h de bioprocesso (0,15 ± 0,01 g.L-1.h-1) foi estatisticamente superior às alcançadas nos cultivos CM (0,057 ± 0,01 g.L-1_.h-1_{) e CMEL (0,071 ± 0,00 g.L}-1_.h-1_{), os quais não}

diferiram entre si.

Silva (2016) reportou através de seus experimentos, usando a mesma cepa do presente estudo, que a velocidade específica máxima para um cultivo utilizando extrato de manipueira como substrato foi de 0,07 h-1. Este resultado é da mesma ordem que os valores obtidos nos cultivos CM e CMEL e a mesma corrobora com a ideia de que em meios complexos, como os substratos provenientes de resíduos agroindustriais, a levedura tende a direcionar sua rota para o desenvolvimento de outras funções metabólicas, como a manutenção dos níveis energéticos e vitais.

2.4.3. Avaliação da produção de ácidos graxos, óleos-lipídeos e carotenoides