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Um grupo quase invisível de trabalhadoras é fundamental para converter o açúcar em álcool nas usinas durante o processo da fermentação. Na última safra, as leveduras transformaram 32 bilhões de quilos de açúcar em 18 bilhões de litros de álcool. Agora, uma dessas leveduras, conhecida como CAT1, teve seu genoma totalmente seqüenciado. O trabalho foi realizado graças a uma parceria entre a Fermentec (Piracicaba, SP), ESALQ-USP, Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) e Universidade de Stanford (Estados Unidos).

A CAT1 é a primeira levedura para a produção de álcool combustível a ter seu código genético desvendado. Uma levedura produtora de vinho, uma linhagem de laboratório, além de uma isolada de um paciente com AIDS já haviam sido seqüenciadas. Porém, estava faltando conhecer o genoma da levedura do álcool combustível pela importância que representa ao país. Em 2007, a CAT1 e a PE2, outra levedura selecionada pela Fermentec foram utilizadas por 134 usinas e destilarias no Brasil e serão responsáveis por 60% da produção brasileira de álcool, correspondendo a 13,4 bilhões de litros. Toda a pesquisa da levedura CAT1 foi financiada pela Fermentec.

Seleção das leveduras

Durante muitos anos as destilarias brasileiras começavam a safra com leveduras de panificação e de laboratório. Não havia metodologia capaz de identificar e monitorar a permanência destas leveduras no processo industrial e tampouco um programa de seleção eficaz. O fermento (como são chamadas as leveduras) mudava ora para melhor, ora para pior. Pouco se conhecia sobre as razões destas mudanças e os prejuízos para a indústria eram grandes durante a safra.

Em 1989, a Fermentec e a ESALQ começaram a trabalhar com uma tecnologia inovadora, a cariotipagem, que permite identificar as leveduras pelo seu DNA, como se fosse a “impressão digital”. A parceria com as usinas para a coleta de amostras e identificação das leveduras possibilitou duas descobertas. “A primeira revelou que os fermentos de panificação e as leveduras de laboratório eram rapidamente substituídos por leveduras selvagens. A segunda descoberta foi a possibilidade de monitorar e selecionar novas leveduras mais eficientes para os processos industriais de fermentação alcoólica”, afirma o presidente da Fermentec, Henrique Vianna de Amorim. Entre as leveduras selecionadas estava a CAT1 isolada da Usina Virgolino de Oliveira de Catanduva, SP.

Benefícios de uma levedura selecionada

Os principais benefícios alcançados com o uso das leveduras selecionadas são o aumento do rendimento fermentativo, maior economia com antiespumantes (as leveduras selecionadas fazem pouca espuma) e por não serem floculantes deixam menos açúcar sem fermentar.

Portanto, uma levedura selecionada, além de não espumar e flocular, ainda resiste ao estresse da fermentação (altos níveis alcoólicos) e predomina sobre as leveduras selvagens. “Fizemos pesquisas durante quatro safras com algumas colônias de leveduras selvagens e descobrimos que 86% espumaram, 52% flocularam e em 87% não tiveram rendimento desejado, ou seja, sobrou açúcar. A usina que tem sua produção afetada por estas leveduras sofre enormes prejuízos”, afirma o coordenador científico da Fermentec, Mario Lucio Lopes. Atualmente cada 1% de perda representa prejuízo financeiro de R$ 1 mi para cada milhão de tonelada de cana moída.

As usinas que usavam apenas leveduras de panificação e de laboratório tinham prejuízos maiores porque essas eram substituídas rapidamente por leveduras selvagens mais adaptadas ao processo industrial. As leveduras selecionadas, como a CAT1 e a PE2, foram isoladas de processos industriais de fermentação alcoólica e têm uma capacidade muito maior de se implantar e permanecer nas fermentações industriais competindo melhor com as espécies selvagens contaminantes. “Esses estudos vão permitir identificar fatores que limitam a produtividade industrial e facilitar a obtenção de linhagens de leveduras mais apropriadas à fermentação conduzida no Brasil”, afirma o professor da ESALQ, Luiz Carlos Basso.

Seqüenciamento da levedura CAT1

Após 18 anos da primeira aplicação da técnica de cariotipagem começa uma nova era nas pesquisas com o seqüenciamento do genoma da CAT1. Segundo o professor Boris Stambuk,do departamento de Bioquímica do Centro de Ciências Biológicas da UFSC, até agora era conhecido que as leveduras eram eficientes fermentadoras e, com a pesquisa, será possível descobrir o porquê desta eficiência. O professor Stambuk, em colaboração com a Fermentec e a Universidade Stanford (Estados Unidos), iniciou em 2005 os estudos que culminaram com o seqüenciamento do genoma da levedura industrial.

As primeiras revelações do genoma se referem a capacidade da CAT1 de predominar sobre outras leveduras, como as selvagens e de laboratório. Essa competitividade da CAT1 foi revelada por causa de um número maior de genes relacionados ao metabolismo das vitaminas B1 e B6. “Leveduras sem essas cópias extras de genes apresentam uma redução marcante na velocidade de crescimento, principalmente nas altas concentrações de açúcar encontradas no processo industrial, como é o caso das leveduras de panificação, que são rapidamente substituídas pelas selecionadas”, afirma Stambuk. A análise inicial do genoma foi realizada utilizando chips de DNA, que podem ser comparados a um tabuleiro cheio de pinos em que cada um deles representa um pedaço (gene) do genoma da levedura. Este trabalho na universidade norte americana foi feito em parceria com os doutores Gavin Sherlock e Barbara Dunn do Departamento de Genética da Universidade de Stanford.

Posteriormente o professor Boris Stambuk trabalhou no seqüenciamento completo do genoma da levedura CAT1 em colaboração com a Fermentec e os pesquisadores Mostafa Ronaghi e Baback Gharizadeh do Stanford Centro de Tecnologia do Genoma da Universidade de Stanford. “É importante salientar que o genoma da CAT1 constitui um primeiro passo que permitirá conhecer melhor a fisiologia da levedura e as adaptações necessárias que permitem produzir álcool combustível mesmo nas condições estressantes do ambiente industrial. O genoma será disponibilizado a toda a comunidade científica, o que permitirá desenvolver estratégias visando o melhoramento genético das leveduras industriais”, conclui Stambuk.

Eficiência na usina

O presidente da Fermentec, Henrique Vianna de Amorim, alerta que o investimento em pesquisa e a integração entre as áreas agrícola e industrial são imprescindíveis para garantir a eficiência na produção e evitar perdas. Atualmente a consultoria investe 20% de seu faturamento em pesquisa para aprimorar a qualidade no atendimento às usinas. “Não adianta ter uma cana de boa qualidade genética e pôr tudo a perder na usina utilizando uma levedura desconhecida, assim como não se deve lavar a dorna (local onde ocorre a fermentação) com água suja porque isso abre as portas para a contaminação. Portanto, é preciso cuidar com rigor de todas as etapas, desde a colheita da cana até a produção do álcool. Um detalhe negligenciado pode significar a diferença entre o prejuízo e o lucro de uma destilaria”, aconselha Amorim.

Sobre a Fermentec

A Fermentec é uma consultoria especializada em fermentação alcoólica e controle laboratorial de todas as etapas de produção de açúcar e álcool. Ao aplicar ciência na indústria, a Fermentec desenvolveu novas tecnologias para o setor sucroalcooleiro colocando usinas e destilarias em posições de destaque no cenário internacional. A sede da empresa em Piracicaba, um dos principais centros de produção sucroalcooleira do Brasil, conta com uma equipe de 40 profissionais das áreas de química, bioquímica, microbiologia, engenharia agronômica e tecnologia de açúcar e álcool, além de modernos laboratórios, biblioteca e salas de aula para a realização de cursos. A Fermentec faz pesquisas em parceria com diversas instituições, principalmente ESALQ/USP e Universidade Federal de Santa Catarina.

Mais informações pelo site www.fermentec.com.br

Fonte: Fermentec – Assistência Técnica em Fermentação Alcoólica

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