Orientador: Márcia Justino Rossini Mutton / Banca: Maria das Graças Cardoso / Banca: Flávia Cecílio Ribeiro Bregagnoli / Resumo: Na produção de cachaça, a microbiota contaminante afeta diretamente o processo fermentativo, originando fermentações indesejáveis, contribuindo para menores rendimentos em álcool e um desbalanceamento na formação dos compostos secundários que caracterizam a bebida. Portanto, são necessárias práticas para minimizar e controlar essas contaminações, sendo a aplicação de antimicrobianos uma alternativa eficaz para tal controle. Dentro desse enfoque, o objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de antimicrobianos naturais e sua interação com antibióticos convencionais no controle da contaminação bacteriana na produção cachaça. Para as análises tecnológicas e microbiológicas do vinho e pé-de-cuba, utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado em parcelas sub-subdivididas, em esquema fatorial 5x2x10 com três repetições, sendo quatro biocidas (extrato de própolis marrom, extrato de própolis verde, ampicilina e interação própolis/ampicilina (P/A)) e controle (sem adição de antimicrobiano), combinando-se os tratamentos em início e final de safra por 10 ciclos fermentativos. Para as análises tecnológicas do mosto, utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado em parcelas subdivididas, em esquema fatorial 2x10 com três repetições, sendo duas épocas da safra (inicio e final) por 10 ciclos fermentativos. Foi observado um comportamento distinto entre épocas, com maiores valores de contaminantes e acidez em mosto no final da safra. Dentre os tratamentos, o extrato de própolis marrom, própolis verde, ampicilina e interação (P/A) mantiveram os índices de viabilidade celulares a níveis elevados e superiores a 90%, com menores índices observados para o tratamento controle. As concentrações de bactérias no pé-de-cuba foram significativamente menores com o emprego dos biocidas. No tratamento controle a acidez total do vinho foi superior... (Resumo completo, clciar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: During the cachaça production, the contaminant microbiota affects directly the fermentative process, originating undesirable fermentations, minimizing the alcohol production as well an unbalancing in the secondary compounds formation that characterizes the beverage. Therefore, practices that minimize those contaminations are necessary and the antimicrobial use is one of the efficient alternatives the control. This work aimed to evaluate the natural antimicrobials efficiency as well its interaction with conventional antibiotics to control the bacterial contamination in the cachaça production. A completely randomized design in sub-divided parcels in a factorial 5x2x10 scheme with 3 replications was used, being four biocides (brown propolis extract, green propolis extract, ampicillin and propolis/ampicillin interaction - P/A) and control, combining them in the beginning and final of harvest by 10 fermentative cycles. A different behavior between treatments was observed, being the higher contamination and acidity found in the end of the harvest. Among treatments, the brown propolis extract, green propolis extract, ampicillin and P/A kept cellular viability indexes higher than 90%, and the control treatment was lower. The bacterial concentration in the inoculums was significantly smaller when biocides were used. In the control treatment the residual reducing sugars. The propolis extract and its combination with synthetic antimicrobials were efficient to control contaminant bacteria during the fermentative process / Mestre

Submitted by Jos? Henrique Henrique (jose.neves@ufvjm.edu.br) on 2018-02-07T18:45:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) camila_cristina_rodrigues.pdf: 1879433 bytes, checksum: 62f0da52d006b25928023dcba20ee6c0 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2018-03-09T19:14:07Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) camila_cristina_rodrigues.pdf: 1879433 bytes, checksum: 62f0da52d006b25928023dcba20ee6c0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-09T19:14:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) camila_cristina_rodrigues.pdf: 1879433 bytes, checksum: 62f0da52d006b25928023dcba20ee6c0 (MD5) Previous issue date: 2017 / As leveduras do g?nero Saccharomyces, em especial as da esp?cie Saccharomyces cerevisiae, s?o microrganismos eucari?ticos unicelulares do Reino Fungi. Possuem um papel importante em processos de fermenta??o, como na utiliza??o para a produ??o de bebidas alco?licas e p?es, sendo considerados micro-organismos seguros para alimentos. O monitoramento das mat?rias-primas e da prolifera??o de leveduras ? uma necessidade para o sucesso do processo fermentativo. Nesse sentido, a citometria de fluxo, que ? um m?todo r?pido e preciso, pode se apresentar como ferramenta promissora no campo da fermenta??o e no controle de bioprocessos. Assim, o objetivo desse trabalho foi realizar a an?lise do crescimento e heterogeneidade populacional de uma linhagem comercial de Saccharomyces cerevisiae pela t?cnica de citometria de fluxo. Para isso foi utilizada a marca??o intracelular com o fluorocromo ?ster succinimid?lico de diacetato de carboxifluoresce?na. A suspens?o de levedura incorporada com o fluorocromo foi transferida para tubos de ensaio contendo 10 mL de YEPD e incubada a 25? C e foram analisadas, ap?s diferentes tempos, por citometria de fluxo, microscopia confocal e espectrofotometria. Os resultados demonstraram que foi poss?vel observar, por citometria de fluxo, altera??es morfol?gicas da linhagem Saccharomyces cerevisiae ao longo do tempo, bem como quantificar o decaimento da fluoresc?ncia do corante CFSE ap?s sucessivos processos mit?ticos. Por essa t?cnica tamb?m foi poss?vel mensurar o n?mero de c?lulas da linhagem estudada ao longo do processo de multiplica??o comparando-se ?s outras metodologias comumente utilizadas para este fim. Conclui-se com esse estudo que a citometria de fluxo mostrou-se como uma ferramenta confi?vel e sens?vel para a an?lise do crescimento e heterogeneidade populacional de Saccharomyces cerevisiae. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-gradua??o em Ci?ncias Farmac?uticas, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2017. / Yeasts of the genus Saccharomyces, especially those of the species Saccharomyces cerevisiae, are unicellular eukaryotic microorganisms of the Fungi Kingdom. They have an important role in fermentation processes, such as in the use for the production of alcoholic beverages and breads, being considered microorganisms safe for food. The monitoring of raw materials and the proliferation of yeasts is a necessity for the success of the fermentation process. In this sense, flow cytometry, which is a fast and precise method, can be presented as a promising tool in the field of fermentation and in the control of bioprocesses. Thus, the objective of this work was to analyze the growth and population heterogeneity of a commercial strain of Saccharomyces cerevisiae by the flow cytometry technique. For this, intracellular labeling was used with the fluorochrome succinimidyl ester of carboxyfluorescein diacetate. The yeast suspension incorporated with the fluorochrome was transferred into test tubes containing 10 ml of YEPD and incubated at 25 ? C and analyzed after different times by flow cytometry, confocal microscopy and spectrophotometry. The results demonstrated that it was possible to observe, by flow cytometry, morphological alterations of the Saccharomyces cerevisiae lineage over time, as well as to quantify the decay of CFSE dye fluorescence after successive mitotic processes. By this technique it was also possible to measure the number of cells of the lineage studied throughout the multiplication process, comparing to the other methodologies commonly used for this purpose. It is concluded with this study that flow cytometry proved to be a reliable and sensitive tool for the analysis of the growth and population heterogeneity of Saccharomyces cerevisiae.

É esperado que a produção de combustíveis a partir de resíduos lignocelulósicos alcance representatividade na matriz energética mundial. Neste cenário, leveduras desempenharão importante papel como plataformas microbianas para os processos de conversão dos açúcares derivados da biomassa em etanol (de segunda geração) e em outros produtos de interesse. Apesar dos avanços consideráveis na área, a fermentação de hidrolisados lignocelulósicos ainda apresenta alguns desafios científicos e tecnológicos, como por exemplo, os problemas enfrentados na fermentação devido à presença de diversos inibidores oriundos dos processos de pré-tratamento e hidrólise da biomassa (tais como furaldeídos, compostos fenólicos e ácidos orgânicos). A geração destes inibidores reduz consideravelmente a eficiência da etapa fermentativa, e muitas vezes, inviabiliza o processo como um todo. Neste contexto, o presente trabalho estudou a identificação dos principais compostos lignocelulósicos inibidores na fermentação por leveduras presentes em cinco amostras de hidrolisados industriais. Ácido glicólico e ácido acético, dentre os ácidos orgânicos foram identificados em todas as amostras analisadas. Em relação aos furaldeídos, foram detectados furfural e 5- hidroximetil-furufural (HMF) em todas as amostras analisadas. Os principais e mais abundantes compostos fenólicos identificados pelo sistema foram ácido p-cumárico (em 4 de 5), ácido ferúlico (em 3 de 5) e ácido vanílico (em 3 de 5). Tendo os principais compostos quantificados e identificados, realizou-se um estudo de mínimas e máximas concentrações de alguns destes inibidores em quatro diferentes linhagens laboratoriais e industriais (CEN.PK113-7D, CEN.PK112, SA-1 e JAY270), a fim de verificar a toxicidade dos mesmos frente aos principais parâmetros cinéticos da fermentação (fase lag, µmáx, produção de biomassa e etanol). De forma geral, a linhagem industrial S. cerevisiae SA-1 se mostrou mais tolerante frente às demais linhagens, em praticamente todas as condições analisadas. Visto que a presença de algumas bactérias nas linhas de produção de etanol é sabida, procurou-se verificar a resistência destas na presença dos compostos inibitórios. Ao comparar a resistência frente aos inibidores entre bactérias lácticas e leveduras laboratoriais e industriais, notou-se uma potencial robustez das bactérias frente às leveduras, uma vez que as últimas foram incapazes de crescer no meio de cultivo acrescido de um coquetel de inibidores, enquanto que as bactérias apresentaram crescimento. Por fim, investigou-se a influência conjunta de três compostos inibitórios (ácido acético, HMF e ácido p-cumárico) sobre os principais parâmetros fisiológicos da linhagem SA-1, a mais tolerante das linhagens avaliadas. Assim, através de um delineamento composto central rotacional (DCCR), pode-se analisar estatisticamente os efeitos dos três inibidores, com o qual verificou-se que a maior toxicidade (redução da velocidade específica de crescimento) é exercida pelo HMF. De uma maneira geral, a linhagem SA-1 pode ser considerada uma plataforma microbiana com grande potencial de aplicação na produção de etanol de segunda geração, bem como no estudo das bases moleculares para tolerância aos inibidores oriundos desses processos. / It is expected that the production of fuels from lignocellulosic residues will be representative in the world energy matrix. In this scenario, yeasts will play an important role as microbial platforms for the conversion processes of sugars derived from biomass into ethanol and other products of interest. Despite the considerable advances in the area, the fermentation of lignocellulosic hydrolysates still presents some scientific and technological challenges, such as the problems faced in the fermentation due to the presence of several inhibitors from the processes of pretreatment and hydrolysis of biomass (such as furaldehydes, phenolic compounds and organic acids). The presence of these inhibitors considerably reduces the efficiency of the fermentation step, and often hampers the process itself. In this context, the present work aimed to identify major inhibitory lignocellulosic compounds for yeast fermentation present in five samples of industrial hydrolysates. Glycolic acid and acetic acids were identified in all samples analysed. In relation to furaldehydes, furfural and 5-hydroxymethyl-furfural (HMF) were detected in all samples as well. The major and most abundant phenolic compounds identified were p-coumaric acid (in 4 out of 5 samples), ferulic acid (in 3 out of 5) and vanillic acid (in 3 out of 5). After quantification of these compounds, minimum and maximum concentrations of the major ones were studied in four different laboratory and industrial strains (CEN.PK113-7D, CEN.PK112, SA-1 and JAY270), in order to verify their toxicity against physiological parameters such as elongation of lag phase and growth rate. In general, the S. cerevisiae SA-1 industrial strain was more tolerant in comparison to the other 3 strains for virtually all compounds investigated. Since bacteria is present during fuel ethanol production, , the resistance of these bacteria for the same inhibitory compounds was also evaluated. When comparing the resistance against inhibitors between lactic acid bacteria and yeast strains, a higher robustness of bacteria in relation to yeasts was observed, since yeasts were unable to grow in a medium supplemented with a cocktail of inhibitors, whereas bacteria did grow. Finally, the influence of three inhibitory compounds (acetic acid, HMF and p-coumaric acid) on the main physiological parameters of the strain SA-1, the most tolerant among the strains evaluated, was investigated. Thus, using a rotatable central composite design (RCCD), the effects of the three inhibitors were analysed, and it was found that the highest toxicity (reduction in specific growth rate) is caused by HMF. Overall, SA-1 is a promising platform yeast strain for second generation ethanol production and for understanding strain robustness toward lignocellulosic inhibitory compounds.