Produção de biomassa de Saccharomyces cerevisiae em meios de cultivo à base de melaço de cana-de-açúcar: avaliação de regimes de alimentação e aeração

Marroques, Julia Cruz Fernandes

Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50264

ORCID:	http://orcid.org/0000-0002-0680-3774
Document type:	Dissertação
Access type:	Acesso Embargado
Embargo Date:	2028-08-17
Title:	Produção de biomassa de Saccharomyces cerevisiae em meios de cultivo à base de melaço de cana-de-açúcar: avaliação de regimes de alimentação e aeração
Alternate title (s):	Production of Saccharomyces cerevisiae Biomass in Sugarcane Molasses-Based Culture Media: Effects of Feeding and Aeration Regimes
Author:	Marroques, Julia Cruz Fernandes
First Advisor:	Resende, Miriam Maria de
First coorientator:	Ribeiro, Eloízio Júlio
First member of the Committee:	Kamimura, Eliana Setsuko
Second member of the Committee:	Guidini, Carla Zanella
Summary:	A crescente busca por alternativas sustentáveis para o aproveitamento de coprodutos agroindustriais tem impulsionado o desenvolvimento de processos biotecnológicos voltados à produção de biomassa microbiana. O melaço de cana-de-açúcar destaca-se como um desses subprodutos, por ser uma fonte de carbono de baixo custo e elevada disponibilidade, sendo utilizado como substrato para o cultivo de leveduras com potencial aplicação na nutrição animal. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a produção de biomassa por linhagens industriais de Saccharomyces cerevisiae utilizando açúcar comercial e melaço de cana-de- açúcar, investigando o efeito de diferentes estratégias operacionais sobre o direcionamento metabólico e a eficiência de conversão do substrato em biomassa. Inicialmente, foi realizada a triagem fisiológica de cinco linhagens industriais (Y904, PE-2, PhibroADY, Ethanol Red e FT858) em cultivos descontínuos, sendo selecionada a FT858 para os experimentos subsequentes. Em biorreator de bancada foram avaliados diferentes regimes de alimentação, condições de aeração e fontes de oxigênio. Os resultados demonstraram que a disponibilidade de oxigênio exerceu influência decisiva sobre o desempenho fisiológico da linhagem, sendo observado aumento de 301% no rendimento celular quando o ar comprimido foi substituído por oxigênio puro, elevando o rendimento de biomassa de 0,069 para 0,277 g·g−1. Em cultivos conduzidos com melaço de cana-de-açúcar utilizando oxigênio, o aumento da aeração de 0,5 para 1,67 VVM promoveu incremento do rendimento celular de 0,157 para 0,255 g·g−1, acompanhado por redução da formação de etanol. Por outro lado, estratégias alimentadas que resultaram no acúmulo de açúcar residual favoreceram a ocorrência do efeito Crabtree, reduzindo a eficiência de conversão do substrato em biomassa. A biomassa produzida na condição de cultivo selecionada apresentou teor de proteína bruta de 40,5 ± 1,9% em base seca, indicando potencial para aplicação em nutrição animal. Os resultados obtidos demonstram que o controle simultâneo da disponibilidade de carbono e do suprimento de oxigênio constitui um fator determinante para maximizar a produção de biomassa pela linhagem FT858 em substratos derivados da cana-de-açúcar.
Abstract:	The growing demand for sustainable alternatives for the valorization of agro-industrial by- products has stimulated the development of biotechnological processes aimed at microbial biomass production. In this context, sugarcane molasses stands out as a low-cost and widely available carbon source that can be employed for yeast cultivation, generating biomass with potential applications in animal nutrition. The present study evaluated biomass production by industrial strains of Saccharomyces cerevisiae cultivated on commercial sucrose and sugarcane molasses, with emphasis on the effects of different operational strategies on metabolic regulation and substrate-to-biomass conversion efficiency. Initially, a physiological screening of five industrial strains (Y904, PE-2, PhibroADY, Ethanol Red, and FT858) was performed in batch cultures, leading to the selection of strain FT858 for subsequent experiments. Cultivations were then carried out in a bench-scale bioreactor under different feeding regimes, aeration conditions, and oxygen supply conditions. The results demonstrated that oxygen availability was the most influential factor affecting the physiological performance of the selected strain. Replacing compressed air with pure oxygen increased biomass yield by 301%, from 0.069 to 0.277 g·g−1. In cultures conducted with sugarcane molasses using pure oxygen, increasing the aeration from 0.5 to 1.67 vvm improved biomass yield from 0.157 to 0.255 g·g−1 while reducing ethanol formation. Conversely, fed-batch strategies that promoted residual sugar accumulation intensified the Crabtree effect, decreasing the efficiency of substrate conversion into biomass. Under the selected cultivation conditions, the biomass exhibited a crude protein content of 40.5 ± 1.9% on a dry-weight basis, highlighting its potential for application in animal feed formulations. Overall, the findings demonstrate that the simultaneous control of carbon availability and oxygen supply is essential to maximize biomass production by strain FT858 when cultivated on sugarcane-derived substrates.
Keywords:	Saccharomyces cerevisiae Biomassa microbiana Melaço de cana-de-açúcar Aeração Rendimento celular microbial biomass sugarcane molasses aeration biomass yield
Area (s) of CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS BIOQUIMICOS
Subject:	Engenharia química Cana-de-açúcar - Produtos Melaço Biomassa
Language:	por
Country:	Brasil
Publisher:	Universidade Federal de Uberlândia
Program:	Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote:	MARROQUES, Julia Cruz Fernandes. Produção de biomassa de Saccharomyces cerevisiae em meios de cultivo à base de melaço de cana-de-açúcar: avaliação de regimes de alimentação e aeração. 2026. 114 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.11026
Document identifier:	https://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.11026
URI:	https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50264
Date of defense:	16-Jul-2026
Sustainable Development Goals SDGs:	ODS::ODS 12. Consumo e produção responsáveis - Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis.
Appears in Collections:	DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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