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.

Comparação do crescimento de Saccharomyces boulardii em fermentador por batelada tipo air lift e shaker

Os fermentadores tipo air lift oferecem vantagens tais como: eficiente homogeneização dos componentes, baixo cisalhamento e economia de energia, pois o meio é agitado pelo processo de aeração, sem necessidade de agitação mecânica. O objetivo deste trabalho foi analisar a cinética de crescimento de Saccharomyces boulardii neste fermentador, com aeração de 1 e 1,5 vvm (volume de ar por volume de meio, por minuto), comparada com o crescimento em frascos agitados em shaker, visando a futura aplicação deste fermentador, em escala industrial. Os resultados indicaram que houve uma diminuição do pH com o consumo da glicose do meio, a qual foi totalmente consumida até o final da fase exponencial, de 5 e 6 horas para o shaker e o air lift, respectivamente. Após este período houve uma alteração na velocidade de crescimento de S. boulardii, em ambos os equipamentos, indicando uma possível mudança na fonte de carbono utilizada, uma vez que toda a glicose foi consumida após estes períodos. Os valores de velocidades específicas de crescimento foram semelhantes para o shaker e air-lift com 1,0 vvm, porém inferiores ao air-lift com 1,5 vvm, indicando que neste último reator há possibilidades de se conseguir uma velocidade de produção celular maior, dependendo apenas da eficiência de oxigenação oferecida.

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.

Aceitação e perfil sensorial das cachaças produzidas com Kefir e Saccharomyces cerevisae

A levedura Saccharomyces cerevisae é o microrganismo mais utilizado industrialmente nas destilarias, mas outros microrganismos também são capazes de produzir etanol utilizando matérias-primas açucaradas como substrato. O objetivo deste trabalho foi determinar o perfil sensorial e a aceitação da aguardente de cana produzida através da fermentação alcoólica com grânulos de Kefir, comparando-a ao produto obtido tradicionalmente. Pelo método de ADQ, 8 provadores treinados avaliaram os seguintes descritores: aroma alcoólico e de cachaça, sabor alcoólico e de cachaça, gosto amargo e ardência. O teste de aceitação foi realizado por 57 consumidores de aguardente, utilizando-se uma escala hedônica estruturada de nove pontos para avaliar a aceitação do aroma e a aceitação global. A cachaça com Kefir apresentou maior intensidade de aroma alcoólico e gosto amargo, obtendo menor aceitação global que a cachaça de levedura. Dessa forma, o produto foi considerado de grande potencial visto que apresentou satisfatório percentual de aprovação entre os consumidores.

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.

Development of effervescent products, in powder and tablet form, supplemented with probiotics Lactobacillus acidophilus and Saccharomyces boulardii

Probiotics are living microorganisms, which when administered in adequate amounts confer health benefits on the host through a beneficial influence on the intestinal microbiota related to competition and to antagonistic and immunological effects. Thus, the objective of this study was the development of effervescent products (tablets and powder) supplemented with the probiotics Lactobacillus acidophilus and Saccharomyces boulardii, and the identification of the best formulation in terms of viability of these microorganisms. The physical properties of the tablets (compressive force applied, mean weight, hardness, and friability) were assessed, and the viability of the microorganisms in the gastrointestinal tract and their stability during storage were also determined. The results show that the microorganisms remained stable and viable during the 60-day storage period in the effervescent powder. However, the results indicated that the effect of compression force affected the viability of the microorganisms during the production of the effervescent tablets.

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.

Glucosamine resistance in the yeast, Saccharomyces cerivisae [sic]

By using glucosamine resistant mutants of Saccharomyces ceriv~sa~ an attempt was made to discover the mechanisms which cause glucose repression and/or the Crabtree effect. The strains used are 4B2, GR6, lOP3r, GR8l and GRI08. 4B2 is a wild type yeast while the others are its mutants. To characterize the biochemical reactions which made these mutants resistant to glucosamine poisoning the following experiments were done~ 1. growth and respiration; 2. transport of sugars; 3. effect of inorganic phosphate (Pi): 4. Hexokinase; 5. In yivo phosphorylation. From the above experiments the following conclusions may be drawn: (i) GR6 and lOP3r have normal respiratory and fermentative pathways. These mutants are resistant to glucosamine poisoning due to a slow rate of sugar transport which is due to change in the cell membrane. (ii) GR8l has a normal respiratory pathway. The slow growth on fermentable carbon sourCEE indicates that in GR8l the lesion is in or associated with the glycolytic pathway. The lower rate of sugar transport may be due to a change in energy metabolism. The invivo phosphorylation rate indicates that in GR81 facilitated diffusion is the dominant transport mechanism. (iii) GR108 msa normal glycolytic pathway but the respiratory pathway is abnormal. The slow rate of sugar transport is due to a change in energy metabolism. The lower percentage of in vivo phosphorylation is probably due to a lowered availability of ATP because of the mitochondrial lesion. In all mutants resistance to glucosamine poisoning is due to a lower rate of utilization of ATP. which is caused by various mechanisms (see above), making less ADP available for phosphorylation via ATP synthase which utilizes inorganic phosphate. Because of the lower utilization of Pi, the concentration of intra-mitochondrial Pi does not go down thus protecting mutants from glucosamine poisoning.