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https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/8353
Type: | Dissertação |
Title: | Análise da produção de compostos orgânicos voláteis por leveduras da microbiota de besouros e abelhas |
Author: | Fenner, Eduardo Dias |
First advisor: | Alves Júnior, Sérgio Luiz |
metadata.dc.contributor.advisor-co1: | Cabrera, Liziara da Costa |
metadata.dc.contributor.referee1: | Rabelo, Sarita Cândida |
metadata.dc.contributor.referee2: | Stambuk, Boris Juan Carlos Ugarte |
metadata.dc.contributor.referee3: | Treichel, Helen |
Resume: | A produção de etanol por meio da fermentação microbiana é uma prática consolidada no mercado há décadas, representando uma alternativa sustentável e renovável. Na natureza, as leveduras consomem carboidratos como a sacarose, que está presente na cana-de-açúcar e no néctar das flores, e os convertem em etanol e outros Compostos Orgânicos Voláteis (COVs). Embora a Saccharomyces cerevisae seja a levedura mais amplamente utilizada em diversos processos biotecnológicos, ela apresenta algumas limitações na produção de certos metabólitos, exigindo modificações genéticas para atender às demandas. No entanto, como alternativa, as leveduras selvagens presentes em diversos ambientes podem ser exploradas. Por exemplo, as leveduras que habitam os nectários florais consomem os nutrientes do néctar e produzem COVs que desempenham um papel crucial na atração ou repulsão de insetos. Isso impacta diretamente o processo de polinização e pode servir como método de biocontrole contra pragas, protegendo certas plantas. Nesse contexto, este estudo isolou 26 cepas de leveduras, sendo 7 de abelhas sem ferrão e 19 de besouros. Sete dessas cepas foram selecionadas aleatoriamente para testes em meios ricos ou meios simulando o néctar de flores para observar seus perfis de crescimento e produção de compostos voláteis. Dentre essas leveduras, três linhagens (CHAP-242, CHAP-245 e CHAP-248) se destacaram e foram submetidas a um Delineamento Composto Central (DCC) com quatro variáveis: pH e concentração de sacarose, peptona de caseína e extrato de levedura. O consumo de sacarose e a produção de etanol foram analisados por HPLC nessas amostras após 34 e 96 horas de incubação. No DCC, a CHAP-248 obteve os melhores resultados em todas as respostas analisadas, atingindo, em algumas condições, 100% de consumo de sacarose, rendimento fermentativo de até 472,66 mgetanol/gsacarose e produtividade de 1595,96 mg/L*h. Além da produção de etanol, a obtenção dos COVs foi avaliada por extração líquido-líquido e GC-MS ao fim de todos os cultivos. Cinco compostos mostraram-se mais prevalentes. O 2-Feniletanol foi identificado em todas as amostras, enquanto o triptofol foi identificado na CHAP-245 nos meios do screening inicial e em algumas condições do DCC. O metionol foi encontrado apenas nos cultivos em meio rico, durante o screening, com as cepas CHAP-245 e CHAP-248. O fosfato de trietila foi identificado apenas no meio rico do screening em 70% das cepas analisadas, enquanto o 2-ciclohexeno-1,3,5,5-trimetil foi encontrado apenas no néctar sintético em 60% das cepas analisadas. |
Abstract: | Ethanol production through microbial fermentation has been a consolidated practice for decades, representing a sustainable and renewable alternative. In nature, yeasts consume carbohydrates such as sucrose, which is present in sugarcane and flower nectar, and convert them into ethanol and other Volatile Organic Compounds (VOCs). Although Saccharomyces cerevisae is the most widely used yeast in various biotechnological processes, it has some limitations in producing specific metabolites, requiring genetic modifications to meet demands. However, wild yeasts present in different environments can be explored as an alternative. For example, yeasts that inhabit floral nectaries consume nectar nutrients and produce VOCs crucial in attracting or repelling insects. This directly impacts pollination and can serve as a biocontrol method against pests, protecting certain plants. In this context, this study isolated 26 yeast strains, 7 from stingless bees and 19 from beetles. Among them, seven were randomly selected for testing in rich media or media simulating flower nectar to observe their growth profiles and volatile compound production. Among these yeasts, three strains (CHAP-242, CHAP-245, and CHAP-248) stood out and were subjected to a Central Composite Design (CCD) with four variables: pH and concentration of sucrose, casein peptone, and yeast extract. Sucrose consumption and ethanol production were analyzed by HPLC in these samples after 34 and 96 hours of incubation. In the DCC, CHAP-248 obtained the best results in all analyzed responses, reaching, in some conditions, 100% sucrose consumption, fermentative yield of up to 472.66 mgethanol/gsucrose and productivity of 1595.96 mg/L*h. In addition to ethanol production, VOCs production was evaluated by liquid-liquid extraction and GC-MS at the end of all cultures. Five compounds were more prevalent. 2-Phenylethanol was identified in all samples, while tryptophol was identified in CHAP 245 in the initial screening media and some DCC conditions. Methionol was only found in cultures in rich mediums during screening, with strains CHAP-245 and CHAP-248. Triethyl phosphate was only identified in the rich screening medium in 70% of the strains analyzed, while 2-cyclohexen-1,3,5,5-trimethyl was only found in the synthetic nectar in 60% of the strains analyzed. |
Keywords: | Insetos Néctar Leveduras Sacarose Etanol Biotecnologia |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal da Fronteira Sul |
Acronym of the institution: | UFFS |
College, Institute or Department: | Campus Cerro Largo |
Name of Program of Postgraduate studies: | Programa de Pós-Graduação em Ambiente e Tecnologias Sustentáveis |
Type of Access: | Acesso Aberto |
URI: | https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/8353 |
Issue Date: | 2024 |
metadata.dc.level: | Mestrado |
Appears in Collections: | Programa de Pós-Graduação em Ambiente e Tecnologias Sustentáveis |
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