Efeito da suplementação mineral com magnésio e cobre no comportamento fisiológico de Saccharomyces cerevisiae

Abstract

A fermentação alcóolica é um processo amplamente usado no setor sucroalcooleiro brasileiro que usa a cana de açúcar como a principal matéria prima e a levedura da espécie Saccharomyces cerevisiae como agente fermentativo. Muito se conhece sobre o funcionamento da fermentação e as diversas variáveis físicas, químicas e biológicas a que ela está sujeita. No entanto, dentre essas variáveis, o papel da suplementação mineral ainda não foi bem esclarecido, fato que se deve as variações na composição química das matérias-primas decorrentes do tipo de solo, variedade da cana de açúcar e suas condições de cultivo. Sabe-se que o uso inadequado da suplementação mineral pode diminuir o rendimento fermentativo, além de causar toxicidade celular nas células de levedura do processo. Por isso, o objetivo desse estudo foi avaliar o efeito do magnésio e do cobre no metabolismo de S. cerevisiae, íons esses comumente usados nas suplementações minerais. As amostras de caldo de cana e melaço utilizadas no estudo foram coletadas em destilarias localizadas na Paraíba e em Pernambuco, respectivamente. Estes meios foram fracionados em duas amostras, uma para a análise da composição mineral de Cu⁺⁺ e Mg⁺⁺ no Instituto de Tecnologia de Pernambuco e a outra para a análise do crescimento celular e realização dos ensaios fermentativos para avaliação dos metabólitos produzidos, como glicerol, ácidos e álcool a partir dos açúcares presentes nos meios. Todos os ensaios foram realizados com a linhagem industrial JP1 da S.cerevisiae por ela ser utilizada com maior frequência em fermentações industriais da região Nordeste. Após os ensaios, constatou-se que o magnésio tem um papel importante no direcionamento metabólico de S.cerevisiae, estimulando a rota fermentativa da levedura e inibindo a produção de biomassa pela célula. Ao se analisar o ensaio fermentativo, verificou-se que os nas amostras de caldo de cana suplementados apresentaram um maior rendimento fermentativo, porém nas amostras de melaço suplementadas, houve uma redução no rendimento fermentativo. Quanto à toxicidade mineral para a levedura, nenhum dos dois minerais testados afetou a viabilidade e o brotamento celular, estas permanecendo com valores > 95% e >5%, respectivamente 20 horas após o término da fermentação. Ao compararmos o efeito do magnésio em diferentes meios de cultura e com diferentes minerais (cálcio e manganês) além do cobre, concluímos que a concentração do magnésio possui uma grande influência no direcionamento metabólico de S. cerevisiae, mais do que a própria concentração mineral no meio.