Introdução: O que são leveduras?
Leveduras são micro-organismos unicelulares do grupo dos fungos, amplamente distribuídos na natureza, e essenciais para diversos processos biotecnológicos. Na indústria sucroenergética, as leveduras desempenham papel fundamental na fermentação alcoólica, etapa crucial para a produção de etanol a partir de matérias-primas ricas em açúcares, como a cana-de-açúcar.
A espécie mais utilizada no setor é a Saccharomyces cerevisiae, que possui alta capacidade fermentativa, resistência a ambientes adversos e eficiência na conversão de açúcares em álcool.
Características principais das leveduras industriais
- Unicelulares e eucariontes: Possuem núcleo definido e organelas celulares.
- Metabolismo anaeróbico facultativo: Preferem oxigênio para crescimento, mas produzem etanol em ambientes anaeróbicos (sem oxigênio) pela fermentação.
- Capacidade de fermentação alcoólica: Convertem açúcares (principalmente glicose e frutose) em etanol e CO₂.
- Crescimento rápido e adaptação: Multiplicam-se rapidamente, especialmente em ambientes ricos em açúcares, tolerando variações de temperatura, pH e concentração alcoólica.
Bioquímica da fermentação alcoólica
A fermentação alcoólica é um processo metabólico em que as leveduras utilizam os açúcares disponíveis no caldo da cana para produzir energia e gerar produtos finais específicos. O processo ocorre em duas etapas principais:
Etapa 1 — Glicólise
- A glicose (C₆H₁₂O₆) é degradada em duas moléculas de ácido pirúvico (piruvato) com liberação de energia (ATP) e redução de NAD⁺ para NADH.
- Essa via ocorre no citoplasma celular.
Etapa 2 — Conversão do piruvato em etanol
- Em condições anaeróbicas, o piruvato é descarboxilado a acetaldeído (liberação de CO₂).
- O acetaldeído é reduzido a etanol pela enzima álcool desidrogenase, utilizando NADH.
- Como resultado final, cada molécula de glicose gera duas moléculas de etanol (C₂H₅OH) e duas de gás carbônico (CO₂).
O papel das leveduras na produção industrial de etanol
Fermentação na usina
Nas usinas sucroalcooleiras, o caldo clarificado e esterilizado da cana-de-açúcar é inoculado com cepas selecionadas de levedura Saccharomyces cerevisiae em tanques chamados dornas. Durante horas, as leveduras fermentam o açúcar, produzindo o chamado vinho fermentado, que contém aproximadamente 10% de etanol.
Controle e otimização
- Controle de cepa: Usar cepas vigorosas, adaptadas à matéria-prima e ao ambiente da usina, maximiza o rendimento.
- Controle ambiental: Temperatura, pH, concentração de açúcar e oxigênio são parâmetros ajustados para garantir a saúde das leveduras.
- Evitar contaminação: Bactérias concorrentes ou outros fungos podem consumir nutrientes ou produzir substâncias tóxicas, prejudicando a Fermentação.
Desafios no manejo das leveduras
- Contaminação microbiana: Bactérias lácticas, acéticas e outros fungos podem competir ou inibir as leveduras.
- Tolerância ao etanol: Altas concentrações de álcool podem inibir o crescimento das leveduras, limitando o rendimento.
- Estresse ambiental: Variações bruscas de temperatura, pH ou presença de impurezas no caldo afetam a atividade fermentativa.
- Seleção de leveduras: A escolha da cepa ideal e busca constante de novas cepas de leveduras são essenciais para manter alta produtividade.
Conclusão
As leveduras são micro-organismos essenciais para o processo de fermentação alcoólica, etapa chave na produção de etanol combustível e também importantes para a qualidade na produção de açúcar. Seu papel biológico, bioquímico e tecnológico impacta diretamente a eficiência, o rendimento e a sustentabilidade da indústria sucroenergética. Por isso, o manejo adequado, o controle ambiental e a escolha criteriosa das cepas de leveduras são fundamentais para garantir o sucesso do processo industrial
