O melaço, um termo amplo usado para descrever soluções concentradas de cana-de-açúcar ou suco de beterraba após a remoção dos cristais de sacarose, é um subproduto industrial do processo de produção de açúcar bruto. O melaço natural possui composições variáveis ??que não são totalmente conhecidas. Esta lacuna de conhecimento é um obstáculo tanto para a investigação científica como para a indústria, onde o melaço é utilizado em vários processos, incluindo a produção de etanol combustível a partir do melaço por fermentação com levedura de cerveja (Saccharomyces cerevisiae).

Um grupo de cientistas brasileiros e europeus formulou agora um melaço sintético com uma composição que pode ser reproduzida porque é totalmente conhecida. A pesquisa deles foi publicada na revista Scientific Reports .

“O objetivo principal era encontrar uma fórmula de levedura que se comportasse da forma mais semelhante possível à levedura utilizada no processamento industrial de melaço”, disse Thiago Basso, último autor do artigo e professor da Escola de Engenharia da Universidade de São Paulo (POLI). -USP) no Brasil. Basso é orientador de tese do primeiro autor Kevy Eliodório e do segundo autor Gabriel Cunha.

Os pesquisadores se propuseram a reproduzir em laboratório o processo de produção do etanol, incluindo as características do melaço de cana como meio de cultura de levedura, para que todos os componentes e titulações pudessem ser determinados. O melaço é um meio de cultura complexo cuja composição varia significativamente em circunstâncias normais.

“Produzimos melaços sintéticos padronizados que podem ser testados por pesquisadores de qualquer lugar do mundo como meio de cultura para os microrganismos que estudam. Além disso, os resultados obtidos em diferentes laboratórios podem ser comparados com mais facilidade. Isso é importante para a ciência”, disse Eliodório. , acrescentando como exemplo que a formulação foi testada no Centro Helmholtz de Pesquisa Ambiental, na Alemanha, enquanto ele estava lá em estágio de pesquisa de doutorado.

Além da vantagem logística de permitir que centros de pesquisa em todo o mundo possam utilizá-lo para desenvolver bioprocessos, o meio de cultura laboratorial também pode ser utilizado para estudar a influência de componentes específicos, ajustando o nível de cada um separadamente. “Esta é uma vantagem dos resultados obtidos no nosso estudo”, disse Basso. “A possibilidade de ajuste de componentes facilita o estudo dos efeitos de inibidores de crescimento ou componentes nutricionais, por exemplo, e a análise quantitativa de fluxos metabólicos, entre outros fatores”.

A metodologia aplicada baseou-se na combinação de dados da literatura e de pesquisas anteriores de Basso, nas quais formulou melaço sintético sem definir completamente sua composição, devido à presença de peptona, substância cuja composição não é totalmente controlável nem totalmente conhecida . Ajustes sistemáticos foram feitos utilizando dados de amostras reais, literatura e composição anterior.

“Cada ajuste foi avaliado testando o crescimento da levedura até chegarmos a uma composição que levasse a um comportamento da levedura semelhante ao observado no melaço real”, explicou Eliodório.

Vários compostos, incluindo fatores de crescimento, macro e micronutrientes, variam dependendo da variedade da cana-de-açúcar, solo, clima e condições de processamento. Além disso, alguns compostos gerados durante o processamento da cana-de-açúcar podem inibir o desempenho da levedura, afetando a produção de etanol.

A etapa de validação produziu resultados altamente satisfatórios. “Também demonstramos que um meio de cultura clássico usado para levedura, conhecido como YPS [extrato de levedura, peptona e sacarose], não permite comparação fisiológica porque os valores são muito diferentes com essas características, enquanto nosso meio imita apropriadamente o melaço real, oferecendo vantagens significativas tanto para uso industrial quanto para pesquisa científica ", disse Basso.

Graças aos resultados do estudo, a preparação do melaço sintético foi flexibilizada, pois as proporções dos diversos grupos nutricionais podem ser ajustadas de acordo com as necessidades. Por exemplo, o grupo decidiu ver como o nitrogênio influencia a fermentação. “Costuma-se dizer que baixos níveis de nitrogênio aumentam a produção de etanol. Nossos experimentos com níveis ajustados de nitrogênio mostraram que este é realmente o caso”, disse ele.

“Acreditamos que o melaço sintético desenvolvido neste estudo abrirá caminho para pesquisadores de diversas partes do mundo desenvolverem novos bioprocessos baseados no uso do melaço de cana-de-açúcar, uma das matérias-primas mais importantes da biotecnologia industrial atual”.

Os outros coautores brasileiros foram Reinaldo Giudici, professor da POLI-USP, e Andreas Gombert, vinculado à Faculdade de Engenharia de Alimentos da Universidade Estadual de Campinas (FEA-UNICAMP). A parte europeia da equipe era formada por Morten Sommer, professor da Universidade Técnica da Dinamarca, e Felipe Lino, cofundador da startup alemã Nosh.bio GmbH.