Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2018-08-29T16:50:26Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 779343 bytes, checksum: bb6da3269b45321b19e14fd929a014d4 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-29T16:50:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 779343 bytes, checksum: bb6da3269b45321b19e14fd929a014d4 (MD5) Previous issue date: 2017-07-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A levedura Spathaspora passalidarum converte de maneira eficiente xilose a etanol, se destacando para fermentação de hidrolisados lignocelulósicos. Possui uma cópia adicional do gene que codifica a enzima xilose redutase (XYL 1.2) com preferência pelo cofator NADH, permitindo o estabelecimento do equilíbrio redox durante o metabolismo de xilose. O objetivo deste trabalho foi analisar como a glicose influencia a fermentação de xilose por S. passalidarum. A avaliação do crescimento em meio contendo xilose e 2-DOG revelou que S. passalidarum não possui repressão por glicose no metabolismo de xilose. Foram feitos ensaios fermentativos em batelada com xilose e/ou glicose em aerobiose e hipoxia, para avaliação dos parâmetros cinéticos de fermentação e crescimento. S. passalidarum apresentou maiores rendimentos de biomassa no cultivo em glicose comparado ao cultivo em xilose nas duas condições de oxigênio. O melhor rendimento e produtividade de etanol foram encontrados no cultivo em xilose em aerobiose (Y (P/S) = 0,45 g/g e Qp= 1,51 g/L.h). A mistura de açúcares, glicose e xilose não interfere nos rendimentos ou produtividades de etanol, visto que foram similares aos encontrados durante a fermentação de xilose. O perfil de consumo dos açúcares em cofermentação foi diferente nas duas condições de oxigênio. As análises da expressão dos genes que codificam as enzimas do metabolismo de xilose (XR, XDH e XK) por qRT-PCR revelaram que esses genes são induzidos por xilose e não são reprimidos por glicose. Os dois genes que codificam a enzima xilose redutase (XR) em S. passalidarum apresentaram perfil de expressão diferente em xilose e cofermentação. No cultivo em xilose (aerobiose e hipoxia) e cofermentação em aerobiose, o gene XYL 1.2 foi mais expresso do que o gene XYL 1.1. Entretanto, no cultivo em cofermentação em hipoxia o gene XYL 1.1 foi mais expresso do que o gene XYL 1.2, sugerindo que a expressão destes genes pode ser controlada pelo estado redox da célula. Dessa forma, o consumo simultâneo ou não dos açúcares glicose e xilose em diferentes condições de oxigênio por S. passalidarum, não é uma questão de repressão da glicose na síntese das enzimas do metabolismo de xilose, e sim uma adaptação fisiológica da célula para estabelecer o equilíbrio redox. / The yeast Spathaspora passalidarum efficiently converts xylose to ethanol, standing out for fermentation of lignocellulosic hydrolysate. It has an extra copy of the gene that encodes the enzyme xylose reductase (XYL 1.2) which prefers the cofactor NADH, allowing the establishment of a redox balance during xylose metabolism. The aim of this work was to analyze how glucose exerts influence on xylose fermentation by S. passalidarum. The evaluation of growth on medium containing xylose and 2-DOG revealed that S. passalidarum does not show glucose repression on xylose metabolism. Batch fermentative experiments were performed with xylose and/or glucose in aerobic condition and hypoxia, in order to evaluate the kinetic parameters of fermentation and growth. S. passalidarum showed higher biomass yields when cultivated in glucose compared to xylose in both oxygen conditions. The best ethanol yield and productivity was found in growth with xylose in aerobic condition (Y (P/S) = 0,45 g/g e Qp= 1,51 g/L.h). The mix of sugars glucose and xylose did not interfere on ethanol yield and productivity, once these parameters were similar to those found during xylose fermentation. The profile of sugar consumption in co-fermentation was different in the two oxygen conditions tested. The expression levels of the genes that encode the xylose metabolism enzymes (XR, XDH e XK) were analyzed by qTR-PCR and the results revealed that these genes are induced by xylose and are not repressed by glucose. The two genes that encodes the enzyme xylose reductase (XR) in S. passalidarum showed distinct expression profiles in xylose and co-fermentation. When cultivated in xylose (aerobic condition and hypoxia) and aerobic co-fermentation, the gene XYL 1.2 was more expressed than the gene XYL 1.1. However, the gene XYL 1.1 was more expressend than the gene XYL 1.2 when cultivation was performed in hypoxic co-fermentation, which suggests that the expression levels of these two genes might be controlled by the redox state of the cell. Thus, the simultaneous or non-simultaneous consumption of glucose and xylose under different oxygen conditions by S. passalidarum is not about glucose repression on the synthesis of xylose metabolism enzymes, but rather a physiological adaptation of the cell to establish the redox balance.

O etanol de segunda geracao e produzido a partir da hidrolise da biomassa vegetal, liberando os acucares presentes em sua estrutura com sua subsequente fermentacao. Entretanto, um dos desafios em sua producao e a baixa diversidade de microrganismos capazes de fermentar eficientemente a D-xilose, principal acucar no hidrolisado hemicelulosico. Este trabalho avaliou o potencial fermentativo de novas linhagens das leveduras Candida shehatae e Spathaspora arborariae para a producao de etanol a partir de hidrolisado hemicelulosico de bagaco de cana-de-acucar. Foram avaliadas quatro linhagens de C. shehatae em meio YPX (10 g/L de extrato de levedura, 20 g/L de peptona e 50 g/L de D-xilose) e, posteriormente, em hidrolisado hemicelulosico. A levedura C. shehatae CG8-8BY apresentou o melhor desempenho fermentativo em hidrolisado. Apos esta etapa, avaliou-se o efeito da suplementacao do meio na fermentacao de D-xilose por C. shehatae CG8-8BY e S. arborariae UFMG-HM19.1A. O extrato de farelo de arroz na concentracao de 20 g/L demonstrou ser uma fonte de nitrogenio eficiente e de baixo de custo para a suplementacao de hidrolisado hemicelulosico. Por ultimo, foi estudado o efeito da temperatura, agitacao e pH na fermentacao de hidrolisado hemicelulosico por meio de planejamento fatorial completo 23, com tres repeticoes no ponto central, para as duas leveduras. Todos os experimentos foram conduzidos em incubadora de bancada. De acordo com os resultados, o pH e o parametro mais relevante para a producao de etanol pelas linhagens estudadas, seguido da temperatura. Os melhores resultados foram obtidos nas condicoes de 30°C, 150 rpm e pH 5,0, referentes ao ponto central, para as duas linhagens avaliadas. Nestas condicoes, a linhagem C. shehatae CG8-8BY produziu 11,58 g/L de etanol, com fator de rendimento em etanol de 0,26 g/g, produtividade volumetrica de 0,16 g/L.h, eficiencia de fermentacao de 50,36% e consumo de D-xilose de 99,83%. A linhagem S. arborariae UFMG-HM19.1A produziu 11,6 g/L de etanol, com fator de rendimento em etanol de 0,26 g/g, produtividade volumetrica de 0,15 g/L.h, eficiencia de fermentacao de 51,1% e consumo de D-xilose de 88%. Os resultados demonstram que as leveduras estudadas apresentam potencial para producao de etanol de segunda geracao. A importancia do uso de linhagens microbianas eficazes e o aprimoramento dos metodos contribuem para um melhor desenvolvimento desta tecnologia em larga escala. / Second generation ethanol is produced from vegetal biomass, releasing sugars present into its structure with its subsequent fermentation. However, one of the challenges in its production it the low diversity of microorganisms able to ferment efficiently D-xylose, the main sugar in hemicellulosic hydrolysate. This study evaluated the fermentative potential of new yeasts strains Candida shehatae and Spathaspora arborariae UFMG-HM 19.1A to ethanol production from sugarcane hemicellulosic hydrolysate. Four strains of C. shehatae were evaluated in YPX medium (10 g/L yeast extract, 20 g/L peptone, 50 g/L D-xylose) and, subsequently, in hemicellulosic hydrolysate. C. shehatae CG8-8BY presented the best fermentative performance in hydrolysate. Then, the effect of medium supplementation in Dxylose fermentation by C. shehatae CG8-8BY e S. arborariae UFMG-HM19.1A were evaluated. Rice bran extract in a concentration of 20 g/L was presented as an efficient and inexpensive nitrogen source for hemicellulosic hydrolysate supplementation. Lastly, it were evaluated the effects of temperature, agitation and pH on hemicellulosic hydrolysate fermentation, studied by full factorial design 23, with three replications at the central point, to both yeasts. All experiments were carried out in rotatory shaker. According to results, pH is the most important parameter to ethanol production by strains studied, followed by temperature. The best results were obtained at 30 °C, 150 rpm and pH 5.0, concerning the central point, for two yeasts evaluated. Accordingly, C. shehatae CG8-8BY strain produced 11.58 g/L of ethanol, with ethanol yield equal 0.26 g/g, productivity equal 0.16 g/L.h, fermentation efficiency equal 50.36% and xylose consumption equal 99.83%. S. arborariae UFMG-HM19.1A strain produced 11.6 g/L of ethanol, with ethanol yield equal 0.26 g/g, productivity equal 0.15 g/L.h, fermentation efficiency equal 51.1% and D-xylose consumption equal 88%. Present data showed that yeasts studied have potential to second generation ethanol production. The importance of use of new effective strains and increasing of methods contributes for a better development of this technology in large scale.

O etanol de segunda geracao e produzido a partir da hidrolise da biomassa vegetal, liberando os acucares presentes em sua estrutura com sua subsequente fermentacao. Entretanto, um dos desafios em sua producao e a baixa diversidade de microrganismos capazes de fermentar eficientemente a D-xilose, principal acucar no hidrolisado hemicelulosico. Este trabalho avaliou o potencial fermentativo de novas linhagens das leveduras Candida shehatae e Spathaspora arborariae para a producao de etanol a partir de hidrolisado hemicelulosico de bagaco de cana-de-acucar. Foram avaliadas quatro linhagens de C. shehatae em meio YPX (10 g/L de extrato de levedura, 20 g/L de peptona e 50 g/L de D-xilose) e, posteriormente, em hidrolisado hemicelulosico. A levedura C. shehatae CG8-8BY apresentou o melhor desempenho fermentativo em hidrolisado. Apos esta etapa, avaliou-se o efeito da suplementacao do meio na fermentacao de D-xilose por C. shehatae CG8-8BY e S. arborariae UFMG-HM19.1A. O extrato de farelo de arroz na concentracao de 20 g/L demonstrou ser uma fonte de nitrogenio eficiente e de baixo de custo para a suplementacao de hidrolisado hemicelulosico. Por ultimo, foi estudado o efeito da temperatura, agitacao e pH na fermentacao de hidrolisado hemicelulosico por meio de planejamento fatorial completo 23, com tres repeticoes no ponto central, para as duas leveduras. Todos os experimentos foram conduzidos em incubadora de bancada. De acordo com os resultados, o pH e o parametro mais relevante para a producao de etanol pelas linhagens estudadas, seguido da temperatura. Os melhores resultados foram obtidos nas condicoes de 30°C, 150 rpm e pH 5,0, referentes ao ponto central, para as duas linhagens avaliadas. Nestas condicoes, a linhagem C. shehatae CG8-8BY produziu 11,58 g/L de etanol, com fator de rendimento em etanol de 0,26 g/g, produtividade volumetrica de 0,16 g/L.h, eficiencia de fermentacao de 50,36% e consumo de D-xilose de 99,83%. A linhagem S. arborariae UFMG-HM19.1A produziu 11,6 g/L de etanol, com fator de rendimento em etanol de 0,26 g/g, produtividade volumetrica de 0,15 g/L.h, eficiencia de fermentacao de 51,1% e consumo de D-xilose de 88%. Os resultados demonstram que as leveduras estudadas apresentam potencial para producao de etanol de segunda geracao. A importancia do uso de linhagens microbianas eficazes e o aprimoramento dos metodos contribuem para um melhor desenvolvimento desta tecnologia em larga escala. / Second generation ethanol is produced from vegetal biomass, releasing sugars present into its structure with its subsequent fermentation. However, one of the challenges in its production it the low diversity of microorganisms able to ferment efficiently D-xylose, the main sugar in hemicellulosic hydrolysate. This study evaluated the fermentative potential of new yeasts strains Candida shehatae and Spathaspora arborariae UFMG-HM 19.1A to ethanol production from sugarcane hemicellulosic hydrolysate. Four strains of C. shehatae were evaluated in YPX medium (10 g/L yeast extract, 20 g/L peptone, 50 g/L D-xylose) and, subsequently, in hemicellulosic hydrolysate. C. shehatae CG8-8BY presented the best fermentative performance in hydrolysate. Then, the effect of medium supplementation in Dxylose fermentation by C. shehatae CG8-8BY e S. arborariae UFMG-HM19.1A were evaluated. Rice bran extract in a concentration of 20 g/L was presented as an efficient and inexpensive nitrogen source for hemicellulosic hydrolysate supplementation. Lastly, it were evaluated the effects of temperature, agitation and pH on hemicellulosic hydrolysate fermentation, studied by full factorial design 23, with three replications at the central point, to both yeasts. All experiments were carried out in rotatory shaker. According to results, pH is the most important parameter to ethanol production by strains studied, followed by temperature. The best results were obtained at 30 °C, 150 rpm and pH 5.0, concerning the central point, for two yeasts evaluated. Accordingly, C. shehatae CG8-8BY strain produced 11.58 g/L of ethanol, with ethanol yield equal 0.26 g/g, productivity equal 0.16 g/L.h, fermentation efficiency equal 50.36% and xylose consumption equal 99.83%. S. arborariae UFMG-HM19.1A strain produced 11.6 g/L of ethanol, with ethanol yield equal 0.26 g/g, productivity equal 0.15 g/L.h, fermentation efficiency equal 51.1% and D-xylose consumption equal 88%. Present data showed that yeasts studied have potential to second generation ethanol production. The importance of use of new effective strains and increasing of methods contributes for a better development of this technology in large scale.

O presente trabalho teve como objetivo contribuir para o desenvolvimento de uma tecnologia de obtenção de etanol por via biotecnológica, verificando o comportamento da levedura Spathaspora arborariae UFMG-HM19.1 na fermentação de xilose em hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-deaçúcar para etanol. Foram elaborados três planejamentos fatoriais 2³ completos com objetivo de determinar condições favoráveis de suplementação nutricional e fermentação do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar. O primeiro experimento teve o intuito de a avaliar o efeito da aeração durante a fermentação de etanol, sendo que as melhores condições para aeração foram a agitação em 200 rpm, volume de hidrolisado 25 ml em frascos de 125 ml. Após obtenção desses dados, foram utilizados sulfato de amônio, sulfato de magnésio e extrato de levedura como fatores em um segundo delineamento experimental, onde obteve-se como melhor combinação a utilização de extrato de levedura na concentração de 1g.l-1. Finalmente, realizou-se o ultimo planejamento experimental, utilizando os dados experimentais anteriores, utilizando como fatores o pH, a temperatura e a concentração inicial de inóculo, chegando ao resultados das condições ideais de pH (pH=4), temperatura (40°) e concentração inicial de inóculo (0,5g.l-1). Apesar das condições indicadas e do satisfatório fator de rendimento de etanol (Yp/s= 0,50), a levedura cultivada nessas condições mostrou-se com uma baixa produtividade (Qp=0,15), assim como suas vantagens, tais como a fermentação em temperatura elevada e baixo pH, assim como um fator de rendimento adequado e uma razoável assimilação de açúcares. / The aim of this study is to contribute to the technological development of ethanol production by biotechnological pathways, studying the behavior of the yeast Spathaspora arborariae UFMG-HM19 in the fermentation of xylose in hemicellulosic hydrolyzate of sugarcane bagasse for ethanol. Three experimental designs were made to determine the satisfatory set of factors to produce ethanol from the lignocellulosic material. The first experiment was designed to evaluate the effect of aeration during fermentation to ethanol, that would be better under this conditions: agitation at 200 rpm, 25 ml volume of hydrolyzed in 125 ml bottles. After obtaining these data, we used ammonium sulphate, magnesium sulphate and yeast extract as factors in a second experiment, which was obtained as the best combination to use yeast extract in a concentration of 1 g.l-1. Finally, there was the last experimental design, using previous experimental data, using factors such as pH, temperature and initial concentration of inoculum, even to the results of the ideal conditions of pH (pH = 4), temperature (40 °C) and initial concentration of inoculums (0,5 g.L-1). Despite the good conditions indicated and ethanol yield factor (Yp/s =0,50), the yeast grown under these conditions was shown with a low productivity (Qp=0,14 g.l-1h-1) as well as its advantages, such as fermentation at high temperature and low pH, as well as a adequate efficiency and a reasonable sugar assimilation.

O presente trabalho teve como objetivo contribuir para o desenvolvimento de uma tecnologia de obtenção de etanol por via biotecnológica, verificando o comportamento da levedura Spathaspora arborariae UFMG-HM19.1 na fermentação de xilose em hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-deaçúcar para etanol. Foram elaborados três planejamentos fatoriais 2³ completos com objetivo de determinar condições favoráveis de suplementação nutricional e fermentação do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar. O primeiro experimento teve o intuito de a avaliar o efeito da aeração durante a fermentação de etanol, sendo que as melhores condições para aeração foram a agitação em 200 rpm, volume de hidrolisado 25 ml em frascos de 125 ml. Após obtenção desses dados, foram utilizados sulfato de amônio, sulfato de magnésio e extrato de levedura como fatores em um segundo delineamento experimental, onde obteve-se como melhor combinação a utilização de extrato de levedura na concentração de 1g.l-1. Finalmente, realizou-se o ultimo planejamento experimental, utilizando os dados experimentais anteriores, utilizando como fatores o pH, a temperatura e a concentração inicial de inóculo, chegando ao resultados das condições ideais de pH (pH=4), temperatura (40°) e concentração inicial de inóculo (0,5g.l-1). Apesar das condições indicadas e do satisfatório fator de rendimento de etanol (Yp/s= 0,50), a levedura cultivada nessas condições mostrou-se com uma baixa produtividade (Qp=0,15), assim como suas vantagens, tais como a fermentação em temperatura elevada e baixo pH, assim como um fator de rendimento adequado e uma razoável assimilação de açúcares. / The aim of this study is to contribute to the technological development of ethanol production by biotechnological pathways, studying the behavior of the yeast Spathaspora arborariae UFMG-HM19 in the fermentation of xylose in hemicellulosic hydrolyzate of sugarcane bagasse for ethanol. Three experimental designs were made to determine the satisfatory set of factors to produce ethanol from the lignocellulosic material. The first experiment was designed to evaluate the effect of aeration during fermentation to ethanol, that would be better under this conditions: agitation at 200 rpm, 25 ml volume of hydrolyzed in 125 ml bottles. After obtaining these data, we used ammonium sulphate, magnesium sulphate and yeast extract as factors in a second experiment, which was obtained as the best combination to use yeast extract in a concentration of 1 g.l-1. Finally, there was the last experimental design, using previous experimental data, using factors such as pH, temperature and initial concentration of inoculum, even to the results of the ideal conditions of pH (pH = 4), temperature (40 °C) and initial concentration of inoculums (0,5 g.L-1). Despite the good conditions indicated and ethanol yield factor (Yp/s =0,50), the yeast grown under these conditions was shown with a low productivity (Qp=0,14 g.l-1h-1) as well as its advantages, such as fermentation at high temperature and low pH, as well as a adequate efficiency and a reasonable sugar assimilation.

A levedura Saccharomyces cerevisiae, amplamente utilizada na conversão de glicose e frutose a etanol, não é capaz de fermentar a xilose presente na biomassa lignocelulósica de resíduos agroindustriais. Apesar da introdução da via metabólica dessa pentose em linhagens de S. cerevisiae, a fermentação da xilose simultaneamente com outros açúcares ainda é pouco eficiente. A proposta deste trabalho foi aumentar a eficiência do consumo da xilose por linhagens de S. cerevisiae introduzindo genes de transportadores exógenos identificados em leveduras selvagens que naturalmente fermentam pentoses. A via do metabolismo da xilose foi integrada no genoma de uma linhagem industrial brasileira de S. cerevisiae usada na produção de etanol. A partir desta, linhagens isogênicas foram criadas e mostraram ser mais eficientes no metabolismo da xilose em meio sintético e capazes de co-fermentar glicose e xilose na presença de altas concentrações de inibidores resultantes da hidrólise da biomassa lignocelulósica. Os tranportadores identificados foram testados nas linhagens industriais geneticamente modificadas criadas neste estudo e em linhagens laboratoriais. Não foi possível confirmar a eficiência dos transportadores nas linhagens, embora os resultados mostraram diferenças nas curvas de crescimento das linhagens industriais expressando os transportadores. Este trabalho foi o início de um estudo dos fatores envolvidos no metabolismo da xilose e servirá como base para que futuros trabalhos sejam realizados na obtenção de uma linhagem mais eficiente para produção de etanol de segunda geração. / The yeast Saccharomyces cerevisiae, which efficiently ferments glucose and fructose to ethanol, is unable to ferment xylose present in lignocellulosic biomass of agroindustrial residues. Although the introduction of xylose metabolic pathways in S. cerevisiae strains has been described in the literature, the simultaneous fermentation of xylose and glucose in these modified strains is still very inefficient. The aim of this study was to increase the xylose consumption efficiency of S. cerevisiae by introduction of exogenous genes identified in wild yeast that naturally ferment pentose. The xylose metabolism pathway was integrated into the genome of a Brazilian industrial strain of S. cerevisiae used for the production of ethanol, which was then used to obtain isogenic modified strains. The isogenic strains showed to be more effective in xylose metabolism in synthetic medium and able to co-ferment glucose and xylose in the presence of high concentrations of inhibitors resulting hydrolysis of lignocellulosic biomass. The transporters identified were inserted into genetically modified industrial strains of S. cerevisiae created in this study and also in laboratory strains. It was not possible to confirm the transporters efficiency in laboratory strains but the results showed differences in the growth curves of the industrial strains expressing the transporters. This work was the beginning of a study of the factors involved in xylose metabolism and it will help to prepare future work to obtain an efficient strain for lignocellulosic ethanol production.

A levedura Saccharomyces cerevisiae, amplamente utilizada na conversão de glicose e frutose a etanol, não é capaz de fermentar a xilose presente na biomassa lignocelulósica de resíduos agroindustriais. Apesar da introdução da via metabólica dessa pentose em linhagens de S. cerevisiae, a fermentação da xilose simultaneamente com outros açúcares ainda é pouco eficiente. A proposta deste trabalho foi aumentar a eficiência do consumo da xilose por linhagens de S. cerevisiae introduzindo genes de transportadores exógenos identificados em leveduras selvagens que naturalmente fermentam pentoses. A via do metabolismo da xilose foi integrada no genoma de uma linhagem industrial brasileira de S. cerevisiae usada na produção de etanol. A partir desta, linhagens isogênicas foram criadas e mostraram ser mais eficientes no metabolismo da xilose em meio sintético e capazes de co-fermentar glicose e xilose na presença de altas concentrações de inibidores resultantes da hidrólise da biomassa lignocelulósica. Os tranportadores identificados foram testados nas linhagens industriais geneticamente modificadas criadas neste estudo e em linhagens laboratoriais. Não foi possível confirmar a eficiência dos transportadores nas linhagens, embora os resultados mostraram diferenças nas curvas de crescimento das linhagens industriais expressando os transportadores. Este trabalho foi o início de um estudo dos fatores envolvidos no metabolismo da xilose e servirá como base para que futuros trabalhos sejam realizados na obtenção de uma linhagem mais eficiente para produção de etanol de segunda geração. / The yeast Saccharomyces cerevisiae, which efficiently ferments glucose and fructose to ethanol, is unable to ferment xylose present in lignocellulosic biomass of agroindustrial residues. Although the introduction of xylose metabolic pathways in S. cerevisiae strains has been described in the literature, the simultaneous fermentation of xylose and glucose in these modified strains is still very inefficient. The aim of this study was to increase the xylose consumption efficiency of S. cerevisiae by introduction of exogenous genes identified in wild yeast that naturally ferment pentose. The xylose metabolism pathway was integrated into the genome of a Brazilian industrial strain of S. cerevisiae used for the production of ethanol, which was then used to obtain isogenic modified strains. The isogenic strains showed to be more effective in xylose metabolism in synthetic medium and able to co-ferment glucose and xylose in the presence of high concentrations of inhibitors resulting hydrolysis of lignocellulosic biomass. The transporters identified were inserted into genetically modified industrial strains of S. cerevisiae created in this study and also in laboratory strains. It was not possible to confirm the transporters efficiency in laboratory strains but the results showed differences in the growth curves of the industrial strains expressing the transporters. This work was the beginning of a study of the factors involved in xylose metabolism and it will help to prepare future work to obtain an efficient strain for lignocellulosic ethanol production.

A levedura Saccharomyces cerevisiae, amplamente utilizada na conversão de glicose e frutose a etanol, não é capaz de fermentar a xilose presente na biomassa lignocelulósica de resíduos agroindustriais. Apesar da introdução da via metabólica dessa pentose em linhagens de S. cerevisiae, a fermentação da xilose simultaneamente com outros açúcares ainda é pouco eficiente. A proposta deste trabalho foi aumentar a eficiência do consumo da xilose por linhagens de S. cerevisiae introduzindo genes de transportadores exógenos identificados em leveduras selvagens que naturalmente fermentam pentoses. A via do metabolismo da xilose foi integrada no genoma de uma linhagem industrial brasileira de S. cerevisiae usada na produção de etanol. A partir desta, linhagens isogênicas foram criadas e mostraram ser mais eficientes no metabolismo da xilose em meio sintético e capazes de co-fermentar glicose e xilose na presença de altas concentrações de inibidores resultantes da hidrólise da biomassa lignocelulósica. Os tranportadores identificados foram testados nas linhagens industriais geneticamente modificadas criadas neste estudo e em linhagens laboratoriais. Não foi possível confirmar a eficiência dos transportadores nas linhagens, embora os resultados mostraram diferenças nas curvas de crescimento das linhagens industriais expressando os transportadores. Este trabalho foi o início de um estudo dos fatores envolvidos no metabolismo da xilose e servirá como base para que futuros trabalhos sejam realizados na obtenção de uma linhagem mais eficiente para produção de etanol de segunda geração. / The yeast Saccharomyces cerevisiae, which efficiently ferments glucose and fructose to ethanol, is unable to ferment xylose present in lignocellulosic biomass of agroindustrial residues. Although the introduction of xylose metabolic pathways in S. cerevisiae strains has been described in the literature, the simultaneous fermentation of xylose and glucose in these modified strains is still very inefficient. The aim of this study was to increase the xylose consumption efficiency of S. cerevisiae by introduction of exogenous genes identified in wild yeast that naturally ferment pentose. The xylose metabolism pathway was integrated into the genome of a Brazilian industrial strain of S. cerevisiae used for the production of ethanol, which was then used to obtain isogenic modified strains. The isogenic strains showed to be more effective in xylose metabolism in synthetic medium and able to co-ferment glucose and xylose in the presence of high concentrations of inhibitors resulting hydrolysis of lignocellulosic biomass. The transporters identified were inserted into genetically modified industrial strains of S. cerevisiae created in this study and also in laboratory strains. It was not possible to confirm the transporters efficiency in laboratory strains but the results showed differences in the growth curves of the industrial strains expressing the transporters. This work was the beginning of a study of the factors involved in xylose metabolism and it will help to prepare future work to obtain an efficient strain for lignocellulosic ethanol production.