Quantificação da floculação de Saccharomyces cerevisiae por bactérias contaminantes da fermentação alcoólica

O assentamento de células de leveduras no fundo das dornas e perdas de células nas centrífugas podem ser causadas por bactérias floculantes, contaminantes naturais da fermentação alcoólica industrial. Estes problemas levam a queda no rendimento e produtividade do etanol. O presente trabalho visa a caracterização da floculação de Saccharomyces cerevisiae por Lactobacillus fermentum CCT 1396. As células de leveduras e bactérias foram misturadas e a floculação das células quantificadas por espectrofotometria. Concentrações de bactérias numa faixa de 0,4 a 3,8g/L (biomassa seca) foram testadas a fim de determinar a ótima concentração de bactérias necessária para provocar a floculação das leveduras. O efeito de pH na floculação das células de leveduras e bactérias foi determinado. 1,38g/L de bactéria foi necessário para a floculação, de 65,4g/L de células de levedura com tempo de contato entre as células (sob agitação) de 15 minutos e repouso de 20 minutos. No pH 3,0 pouco efeito na floculação celular foi detectado e as células continuaram floculadas, mas na faixa de pH 2,0 -- 2,5 a floculação foi próxima de zero. Esta técnica pode ser utilizada para o controle da floculação de leveduras de indústrias de produção de álcool, para determinar a origem desta floculação, já que trata-se de uma técnica fácil, econômica e rápida.

ISOTERMAS DE ADSORÇÃO DE CÁDMIO POR Saccharomyces cerevisiae

Com o objetivo de determinar as isotermas de adsorção de cádmio por Saccharomyces cerevisiae, foram utilizados os sais cloreto e nitrato de cádmio nas concentrações de 5, 10, 20, 40, 60, 80 e 100mg L-1. A biomassa foi produzida a partir de uma cultura "starter"de Saccharomyces cerevisiae IZ 1904. Após o contato de 16h entre o microrganismo e as soluções em estudo, a biomassa foi separada por centrifugação e o teor de cádmio residual foi determinado no sobrenadante por espectrofotometria de absorção atômica. Para os dois sais empregados foi observado um acúmulo crescente de cádmio nas concentrações de 5, 10, 20 e 40mg L-1. Nas concentrações de 60, 80 e 100mg L-1 foi observado que a levedura acumulou teores menores do metal, evidenciando danos na parede celular, nem sempre acompanhados de iguais danos da membrana citoplasmática, tais alterações da parede visualizadas por microscopia eletrônica de varredura.

Efeitos do cádmio sobre o crescimento das leveduras Saccharomyces cerevisiae PE-2 e Saccharomyces cerevisiae IZ-1904, e a capacidade da vinhaça em atenuar a toxicidade

O presente trabalho teve por finalidade estudar os efeitos do cádmio sobre a levedura Saccharomyces cerevisiae, bem como avaliar a possibilidade de se utilizar a vinhaça como fornecedora de agentes ligantes, visando minimizar os efeitos deletérios do mesmo. Primeiramente montou-se um ensaio visando observar a ação tóxica de diferentes concentrações de cádmio (0; 0,05; 0,1 e 0,5mM), avaliada pelo crescimento de duas cepas da levedura S. cerevisiae (PE-2 e IZ-1904) em meio YED. O meio foi inoculado com 1mL de uma suspensão a 1% (m/v) das respectivas cepas e incubado por 18 horas. Em tempos determinados durante o crescimento anaeróbio, alíquotas da suspensão de células foram retiradas e a concentração celular foi determinada. No final do ensaio, foram determinadas a viabilidade celular, a taxa de brotamento e a contaminação bacteriana. Os teores de trealose para cada tratamento, de ambas as cepas, foram dosados no início e no final do ensaio. Em uma segunda etapa, montou-se um ensaio visando avaliar a capacidade da vinhaça (0,15 e 30% do volume do meio) em atenuar os efeitos tóxicos de duas doses de cádmio (0,1 e 0,5mM), empregando-se a levedura S. cerevisiae PE-2 em meio YED. O meio foi inoculado com 2mL de uma suspensão a 1% (m/v) da levedura e incubado por 18 horas. Em tempos determinados durante o crescimento anaeróbio, alíquotas da suspensão de células foram retiradas e a concentração celular foi determinada. No final do ensaio, foram determinadas a viabilidade celular, a taxa de brotamento, a contaminação bacteriana e a produção de etanol. Os teores de trealose, para cada tratamento, foram dosados nas leveduras no início e no final do ensaio. O cádmio prejudicou o crescimento e a viabilidade celular das duas cepas da levedura S. cerevisiae. A vinhaça apresentou um discreto efeito tóxico, traduzido pela redução do crescimento. Porém, nos tratamentos contaminados com cádmio, apresentou um efeito protetor, minimizando os efeitos deletérios do metal.

Viabilidade celular de Saccharomyces cerevisiae cultivada em associação com bactérias contaminantes da fermentação alcoólica

O objetivo deste trabalho foi estudar a influência de bactérias dos gêneros Bacillus e Lactobacillus, bem como de seus produtos metabólicos, na redução da viabilidade celular de leveduras Saccharomyces cerevisiae. As bactérias Bacillus subtilis, Bacillus coagulans, Bacillus stearothermophilus, Lactobacillus fermentum e Lactobacillus plantarum foram cultivadas em associação com a levedura S. cerevisiae (cepa Y-904) por 72 horas a 32 °C, sob agitação. A viabilidade celular, a taxa de brotamento e a população de células de S. cerevisiae e a acidez total, a acidez volátil e o pH dos meios de cultivos foram determinados às 0, 24, 48 e 72 horas do cultivo misto. As culturas de bactérias foram tratadas através do calor, de agente antimicrobiano e de irradiação. Os resultados mostraram que apenas os meios de cultivo mais acidificados, contaminados com as bactérias ativas L. fermentum e B. subtilis, provocaram redução na viabilidade celular de S. cerevisiae. Excetuando a bactéria B. subtilis tratada com radiação gama, as demais bactérias tratadas pelos diferentes processos (calor, irradiação e antimicrobiano) não causaram diminuição da viabilidade celular e da população de S. cerevisiae, indicando que a presença isolada dos metabólitos celulares dessas bactérias não foi suficiente para reduzir a porcentagem de células vivas de S. cerevisiae.

Determinação de isotermas de adsorção de Saccharomyces cerevisiae empregando acetato e sulfato de cádmio

Para determinar as isotermas de adsorção de cádmio por Saccharomyces cerevisiae, foram utilizados os sais acetato e sulfato de cádmio, nas concentrações de 5; 10; 20; 40; 60; 80 e 100 mg.L-1. A biomassa foi produzida a partir de uma cultura "starter" de Saccharomyces cerevisiae IZ 1904. Após o contato de 16 horas entre o microrganismo em estudo e as soluções teste, a biomassa foi separada por centrifugação e o teor de cádmio residual foi determinado por espectrofotometria de absorção atômica diretamente no sobrenadante. Os dois sais testados demonstraram acúmulo crescente do metal nas concentrações de 5; 10; 20 e 40 mg.L-1. Porém, nas concentrações de 60; 80 e 100 mg.L-1, foi observado um acúmulo decrescente do metal, mostrando assim danos da parede celular, nem sempre evidenciados em nível de membrana citoplasmática, visualizados por microscopia eletrônica de varredura.

Influência de frações da parede celular de levedura (Saccharomyces cerevisiae) sobre os índices séricos de glicose e lipídios, microbiota intestinal e produção de ácidos graxos voláteis (AGV) de cadeias curtas de ratos em crescimento

Os índices séricos de glicose e lipídios, a microbiota intestinal e a produção de ácidos graxos voláteis de cadeias curtas (AGV) foram determinados em ratos Wistar submetidos às dietas: padrão (AIN-P), padrão modificada (AIN-M) e às dietas contendo frações de parede celular de levedura: glicana insolúvel (GI), manana (M) e glicana mais manana (G+M), como única fonte de fibra alimentar. O fracionamento da parede celular (PC) foi realizado por processos físicos e químicos de extração, centrifugação e secagem em "spray dryer". Os índices séricos foram dosados através de "kits" comerciais. A microbiota e a produção de AGV foram determinadas nos conteúdos intestinais, incluindo cólon, ceco e reto. Considerando os níveis de colesterol no tempo (T0) e no tempo 28 (T28), as dietas AIN-P, AIN-M e M apresentaram efeito hipocolesterolêmico, tendo em vista que a composição das dietas eram de natureza hipercolesterolêmica. Em relação à glicose sérica, no tempo (T0) observou-se uma elevação geral da glicemia, sugerindo um efeito hiperglicêmico das dietas estudadas. A dieta G+M foi a que apresentou valores significantemente mais elevados de lipídios séricos no tempo T14, e os níveis mais baixos foram observados na dieta M e na dieta GI no T14 e nas dietas AIN-M e AIN-P. A dieta AIN-P foi a que apresentou valor significantemente mais elevado de triacilgliceróis nos tempos T14 e T28. Os níveis mais baixos nos tempos T14 foram constatados para as dietas G+M e GI e no tempo T28 para as dietas AIN-M e M. De um modo geral, não houve modificações significativas na microbiota intestinal dos animais em nenhuma das dietas. Dentre os AGV, o ácido acético foi o predominante, seguido do propiônico e do butírico, em todas as dietas estudadas.

Effects of nickel on the mineral composition of Fleischmann’s yeast (Saccharomyces cerevisiae)

Sugar cane juice containing 12% (w.w -1) of total reducing sugars and 0.0 to 5.0 mmol of nickel L-1, with pH ranging from 3.5 to 6.5, was inoculated with Fleischmann’s yeast (Saccharomyces cerevisiae) (10% w.w -1). Six hours after fermentation, the yeast’s cellular viability and trehalose content were evaluated. The resulting must was centrifuged and the raw yeast was analyzed by atomic absorption spectroscopy to evaluate the intracellular levels of calcium, copper, iron, magnesium, manganese, nickel, phosphorus, potassium, sulfur and zinc. The intracellular levels of iron, magnesium and calcium were affected and the yeast’s susceptibility to nickel was enhanced by the decrease in pH. The yeast’s growth was not affected by nickel at high pH, but the toxic effects of nickel were potentiated at low pH.

Effect of pH, dextrose and yeast extract on cadmium toxicity on Saccharomyces cerevisiae PE-2

The aim of this study was to evaluate the effects of pH, dextrose and yeast extract on the cadmium toxicity on Saccharomyces cerevisiae PE-2. In the first assay, the YED mediums with different pH (2, 3, 4, 5, 6, 7, and 8) containing 0.0 and 0.05 mmol Cd L-1 were inoculated with yeast suspension and incubated at 30 °C for 18 hours. During the anaerobic growth, the biomass concentration was determined. The yeast trehalose content, cell viability, and the growth rate were assessed at the beginning and at the end of the growth stages. In the second assay the YED mediums were diluted to the total, ½, and ¼ content of dextrose and yeast and 0.0 and 0.05 mmol Cd L-1 were added. The pH of the mediums was adjusted to 5. The culture mediums were inoculated and incubated at 30 °C for 18 hours. The yeast growth was not affected by cadmium at high pH, but at low pH the yeast becomes more sensitive to the toxic effect. The yeast susceptibility to cadmium was enhanced by the decrease of yeast extract strength and the increase of dextrose strength.

Acompanhamento do processo de fermentação para produção de cachaça através de métodos microbiológicos e físico-químicos com diferentes isolados de Saccharomyces cerevisiae

Com a crescente exigência do mercado consumidor por produtos de melhor qualidade, busca-se o constante aprimoramento da produção de cachaça, uma vez que todas as etapas da cadeia produtiva de bebidas fermento-destiladas são importantes. O objetivo deste trabalho foi acompanhar o processo de fermentação para produção de cachaça, utilizando diferentes isolados de Saccharomyces cerevisiae a partir da quantificação de metabólitos secundários por Cromatografia Gasosa. O acompanhamento do processo deu-se desde o preparo do inóculo até o final do processo fermentativo. O estudo foi conduzido na Universidade Federal de Lavras (UFLA). Foram utilizados 8 isolados de Saccharomyces cerevisiae inoculados em caldo de cana, dos quais foram retiradas amostras durante a fase de crescimento em sistema de batelada alimentada e fermentação. As amostras foram analisadas quanto à taxa de floculação, ºBrix e álcoois superiores. Os parâmetros avaliados apresentaram diferenças para cada isolado. O melhor isolado para a produção de cachaça foi o isolado UFLA CA116 por apresentar alto número de células viáveis, maior taxa de floculação, ausência 1-propanol, presença de 1,3 butanediol.

Iron enriched Saccharomyces cerevisiae maintains its fermenting power and bakery properties

Iron is an essential micronutrient in the metabolism of almost all living organisms; however, its deficiency is well documented especially in pregnant women and in children. Iron salts as a dietary supplement have low bioavailability and can cause gastrointestinal discomforts. Iron enriched yeasts can provide a supplementation of this micronutrient to the diet because this mineral has a better bioavailability when bonded to yeast cell macromolecules. These yeasts can be used as feed supplement for human and animals and also as baker's yeast. Baker's yeast Saccharomyces cerevisiae was cultivated in a reactor employing yeast media supplemented with 497 mg ferrous sulfate.L-1, and the resultant biomass incorporated 8 mg Fe.g-1 dry matter. This biomass maintained its fermenting power regarding both water displace measurement through carbonic dioxide production and bakery characteristics. The bread produced using the yeast obtained by cultivation in yeast media supplemented with iron presented six times more iron than the bread produced using the yeast obtained by cultivation without iron supplementation.

Chemical and volatile composition of jujube wines fermented by Saccharomyces cerevisiae with and without pulp contact and protease treatment

Abstract This study evaluated the chemical and volatile composition of jujube wines fermented with Saccharomyces cerevisiae A1.25 with and without pulp contact and protease treatment during fermentation. Yeast cell population, total reducing sugar and methanol contents had significant differences between nonextracted and extracted wine. The nonextracted wines had significantly higher concentrations of ethyl 9-hexadecenoate, ethyl palmitate and ethyl oleate than the extracted wines. Pulp contact also could enhance phenylethyl alcohol, furfuryl alcohol, ethyl palmitat and ethyl oleate. Furthermore, protease treatment can accelerate the release of fusel oils. The first principal component separated the wine from the extracted juice without protease from other samples based on the higher concentrations of medium-chain fatty acids and medium-chain ethyl esters. Sensory evaluation showed pulp contact and protease could improve the intensity and complexity of wine aroma due to the increase of the assimilable nitrogen.

Functional complementation of a yeast knockout strain by Schistosoma mansoni Rho1 GTPase in the presence of caffeine, an agent that affects mutants defective in the protein kinase C signal transduction pathway

In a previous study, the Schistosoma mansoni Rho1 protein was able to complement Rho1 null mutant Saccharomyces cerevisiae cells at restrictive temperatures and under osmotic stress (low calcium concentration) better than the human homologue (RhoA). It is known that under osmotic stress, the S. cerevisiae Rho1 triggers two distinct pathways: activation of the membrane 1,3-beta-glucan synthase enzymatic complex and activation of the protein kinase C1 signal transduction pathway, promoting the transcription of response genes. In the present work the SmRho1 protein and its mutants smrho1E97P, smrho1L101T, and smrho1E97P, L101T were used to try to clarify the basis for the differential complementation of Rho1 knockout yeast strain by the human and S. mansoni genes. Experiments of functional complementation in the presence of caffeine and in the presence of the osmotic regulator sorbitol were conducted. SmRho1 and its mutants showed a differential complementation of the yeast cells in the presence of caffeine, since smrho1E97P and smrho1E97P, L101T mutants showed a delay in the growth when compared to the yeast complemented with the wild type SmRho1. However, in the presence of sorbitol and caffeine the wild type SmRho1 and mutants showed a similar complementation phenotype, as they allowed yeast growth in all caffeine concentrations tested.

The 42-kDa coat protein of Andean potato mottle virus acts as a transcriptional activator in yeast

Interactions of viral proteins play an important role in the virus life cycle, especially in capsid assembly. Andean potato mottle comovirus (APMoV) is a plant RNA virus with a virion formed by two coat proteins (CP42 and CP22). Both APMoV coat protein open reading frames were cloned into pGBT9 and pGAD10, two-hybrid system vectors. HF7c yeast cells transformed with the p9CP42 construct grew on yeast dropout selection media lacking tryptophan and histidine. Clones also exhibited ß-galactosidase activity in both qualitative and quantitative assays. These results suggest that CP42 protein contains an amino acid motif able to activate transcription of His3 and lacZ reporter genes in Saccharomyces cerevisiae. Several deletions of the CP42 gene were cloned into the pGBT9 vector to locate the region involved in this activation. CP42 constructions lacking 12 residues from the C-terminal region and another one with 267 residues deleted from the N-terminus are still able to activate transcription of reporter genes. However, transcription activation was not observed with construction p9CP42deltaC57, which does not contain the last 57 amino acid residues. These results demonstrate that a transcription activation domain is present at the C-terminus of CP42 between residues 267 and 374.

Identification of the divergent calmodulin binding motif in yeast Ssb1/Hsp75 protein and in other HSP70 family members

Yeast soluble proteins were fractionated by calmodulin-agarose affinity chromatography and the Ca2+/calmodulin-binding proteins were analyzed by SDS-PAGE. One prominent protein of 66 kDa was excised from the gel, digested with trypsin and the masses of the resultant fragments were determined by MALDI/MS. Twenty-one of 38 monoisotopic peptide masses obtained after tryptic digestion were matched to the heat shock protein Ssb1/Hsp75, covering 37% of its sequence. Computational analysis of the primary structure of Ssb1/Hsp75 identified a unique potential amphipathic alpha-helix in its N-terminal ATPase domain with features of target regions for Ca2+/calmodulin binding. This region, which shares 89% similarity to the experimentally determined calmodulin-binding domain from mouse, Hsc70, is conserved in near half of the 113 members of the HSP70 family investigated, from yeast to plant and animals. Based on the sequence of this region, phylogenetic analysis grouped the HSP70s in three distinct branches. Two of them comprise the non-calmodulin binding Hsp70s BIP/GR78, a subfamily of eukaryotic HSP70 localized in the endoplasmic reticulum, and DnaK, a subfamily of prokaryotic HSP70. A third heterogeneous group is formed by eukaryotic cytosolic HSP70s containing the new calmodulin-binding motif and other cytosolic HSP70s whose sequences do not conform to those conserved motif, indicating that not all eukaryotic cytosolic Hsp70s are target for calmodulin regulation. Furthermore, the calmodulin-binding domain found in eukaryotic HSP70s is also the target for binding of Bag-1 - an enhancer of ADP/ATP exchange activity of Hsp70s. A model in which calmodulin displaces Bag-1 and modulates Ssb1/Hsp75 chaperone activity is discussed.

Modeling and kinetic study of bio-ethanol production from soy protein concentrate by-product

Abstract The aim of this work was to evaluate a non-agitated process of bioethanol production from soybean molasses and the kinetic parameters of fermentation using a strain of Saccharomyces cerevisiae (ATCC® 2345). Kinetic experiment was conducted in medium with 30% (w v-1) of soluble solids without supplementation or pH adjustment. The maximum ethanol concentration was in 44 hours, the ethanol productivity was 0.946 g L-1 h-1, the yield over total initial sugars (Y1) was 47.87%, over consumed sugars (Y2) was 88.08% and specific cells production rate was 0.006 h-1. The mathematical polynomial was adjusted to the experimental data and provided very similar parameters of yield and productivity. Based in this study, for one ton of soybean molasses can be produced 103 kg of anhydrous bioethanol.