Efeito do cloreto de sódio na produção de proteínas (Saccharomyces cerevisiae) em fermentação semi-sólida

Estudou-se o efeito do cloreto de sódio sobre a produção de biomassa e proteínas extracelulares totais, durante o cultivo de Saccharomyces cerevisiae. A levedura foi desenvonvida em fermentador de leito fluidizado, com vazão de ar de 70L/min, temperatura de 33° C, e umidade relativa de 99-100%. Foi utilizado substrato semi-sólido de batatas, previamente hidrolizado, acrescido de cloreto de sódio 0,6M. O crescimento celular foi monitorado por densidade óptica à 595 nm. Observou-se, como resultado, que a adição de cloreto de sódio 0,6M induziu um aumento de 36,86% na produção de proteínas extracelulares totais, mas inibiu o crescimento celular em 27,62% quando os meios com e sem cloreto de sódio foram testados. A produção máxima de biomassa, tanto para os experimentos com adição de cloreto de sódio quanto para o sem adição, ocorreu no período de 7 a 9 horas de fermentacão, enquanto que a produção de proteínas extracelulares totais, independentemente da adição do sal, ocorreu durante o período de 9 a 12 horas de fermentação. As velocidades específicas máximas de crescimento foram de 0,350/h para os experimentos com sal, e de 0,339/h para aqueles sem a adição do sal. A combinação de alta vazão de ar e a presença de cloreto de sódio 0,6M na fermentação parece não ter tido efeito sobre a duração da fase lag na curva de crescimento celular de Saccharomyces cerevisiae.

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.

The osmoadaptive response of the wine yeast Saccharomyces cerevisiae K1-V1116 during icewine fermentation

The adapted metabolic response of commercial wine yeast under prolonged exposure to concentrated solutes present in Icewine juice is not fully understood. Presently, there is no information regarding the transcriptomic changes in gene expression associated with the adaptive stress response ofwine yeast during Icewine fermentation compared to table wine fermentation. To understand how and why wine yeast respond differently at the genomic level and ultimately at the metabolic level during Icewine fermentation, the focus ofthis project was to identify and compare these differences in the wine yeast Saccharomyces cerevisiae KI-Vll16 using cDNA microarray technology during the first five days of fermentation. Significant differences in yeast gene expression patterns between fermentation conditions were correlated to differences in nutrient utilization and metabolite production. Sugar consumption, nitrogen usage and metabolite levels were measured using enzyme assays and HPLC. Also, a small subset of differentially expressed genes was verified using Northern analysis. The high osmotic stress experienced by wine yeast throughout Icewine fermentation elicited changes in cell growth and metabolism correlating to several fermentation difficulties, including reduced biomass accumulation and fermentation rate. Genes associated with carbohydrate and nitrogen transport and metabolism were expressed at lower levels in Icewine juice fermenting cells compared to dilute juice fermenting cells. Osmotic stress, not nutrient availability during Icewine fermentation appears to impede sugar and nitrogen utilization. Previous studies have established that glycerol and acetic acid production are increased in yeast during Icewine fermentation. A gene encoding for a glycerollW symporter (STL1) was found to be highly expressed up to 25-fold in the i Icewine juice condition using microarray and Northern analysis. Active glycerol transport by yeast under hyperosmotic conditions to increase cytosolic glycerol concentration may contribute to reduced cell growth observed in the Icewine juice condition. Additionally, genes encoding for two acetyl CoA synthetase isoforms (ACSl and ACS2) were found to be highly expressed, 19- and II-fold respectively, in dilute juice fermenting cells relative to the Icewine juice condition. Therefore, decreased conversion of acetate to acetyl-CoA may contribute to increased acetic acid production during Icewine fermentation. These results further help to explain the response of wine yeast as they adapt to Icewine juice fermentation. ii

Significance of DNA base excision repair in the maintenance of mitochondrial function in Saccharomyces cerevisiae /

Mitochondria have an important role in cell metabolism, being the major site of ATP production via oxidative phosphorylation (OXPHOS). Accumulation of mtDNA mutations have been linked to the development of respiratory dysfunction, apoptosis, and aging. Base excision repair (BER) is the major and the only certain repair pathway existing in mitochondria that is in responsible for removing and repairing various base modifications as well as abasic sites (AP sites). In this research, Saccharomyces cerevisiae (S. cerevisiae) BER gene knockout strains, including 3 single DNA glycosylase gene knockout strains and Ap endonuclease (Apn 1 p) knockout strain were used to examine the importance of this DNA repair pathway to the maintenance of respiratory function. Here, I show that individual DNA glycosylases are nonessential in maintenance of normal function in yeast mitochondria, corroborating with previous research in mammalian experimental models. The yeast strain lacking Apn 1 p activity exhibits respiratory deficits, including inefficient and significantly low intracellular ATP level, which maybe due to partial uncoupling of OXPHOS. Growth of this yeast strain on respiratory medium is inhibited, but no evidence was found for increased ROS level in Apn 1 p mitochondria. This strain also shows an increased cell size, and this observation combined with an uncoupled OXPHOS may indicate a premature aging in the Apnlp knockout strain, but more evidence is needed to support this hypothesis. However, the BER is necessary for maintenance of mitochondrial function in respiring S.cerevisiae.

Manipulation of adenovirus early region 1 rescue plasmids by homologous recombination in Saccharomyces cerevisiae

The manipulation of large (>10 kb) plasmid systems amplifies problems common to traditional cloning strategies. Unique or rare restriction enzyme recognition sequences are uncommon and very rarely located in opportunistic locations. Making site-specific deletions and insertions in larger plasmids consequently leads to multiple step cloning strategies that are often limited by time-consuming, low efficiency linker insertions or blunt-end cloning strategies. Manipulation ofthe adenovirus genome and the genomes ofother viruses as bacterial plasmids are systems that typify such situations. Recombinational cloning techniques based on homologous recombination in Saccharomyces cerevisiae that circumvent many ofthese common problems have been developed. However, these techniques are rarely realistic options for such large plasmid systems due to the above mentioned difficulties associated with the addition ofrequired yeast DNA replication, partitioning and selectable marker sequences. To determine ifrecombinational cloning techniques could be modified to simplify the manipulation of such a large plasmid system, a recombinational cloning system for the creation of human adenovirus EI-deletion rescue plasmids was developed. Here we report for the first time that the 1,456 bp TRP1/ARS fragment ofYRp7 is alone sufficient to foster successful recombinational cloning without additional partitioning sequences, using only slight modifications of existing protocols. In addition, we describe conditions for efficient recombinational cloning involving simultaneous deletion of large segments ofDNA (>4.2 kb) and insertion of donor fragment DNA using only a single non-unique restriction site. The discovery that recombinational cloning can foster large deletions has been used to develop a novel recombiliational cloillng technique, selectable inarker 'kilockouf" recombinational cloning, that uses deletion of a yeast selectable marker coupled with simultaneous negative and positive selection to reduce background transformants to undetectable levels. The modification of existing protocols as described in this report facilitates the use of recombinational cloning strategies that are otherwise difficult or impractical for use with large plasmid systems. Improvement of general recombinational cloning strategies and strategies specific to the manipulation ofthe adenovirus genome are considered in light of data presented herein.