Nova levedura para etanol de milho desenvolvida na Unicamp produz as próprias enzimas para degradar o amido e pode reduzir custos e perdas durante a fermentação industrial.
Pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas desenvolveram uma levedura geneticamente modificada para tornar a produção de etanol de milho mais eficiente. A tecnologia foi protegida e licenciada para a Bioinfood, empresa-filha da Unicamp.
A tecnologia utiliza uma construção genética para promover a expressão estável de duas enzimas amilolíticas: a alfa-amilase e a glucoamilase. Juntas, elas quebram o amido do milho em moléculas de glicose que podem ser consumidas pela própria levedura e convertidas em etanol.
Ao concentrar na mesma célula a produção das enzimas e a fermentação, a invenção integra etapas que normalmente são conduzidas separadamente e reduz a dependência da adição externa de amilases.
Como funciona a levedura para etanol de milho
Na produção convencional de etanol de milho, enzimas são adicionadas ao processo para liquefazer e sacarificar o amido. A alfa-amilase rompe as cadeias maiores, enquanto a glucoamilase libera glicose para a fermentação alcoólica.
O principal desafio está na temperatura. A alfa-amilase tradicional atua acima de 90 °C, enquanto a fermentação ocorre próxima de 30 °C. Isso obriga a indústria a realizar uma etapa enzimática anterior e separada. Mesmo assim, cerca de 10% do amido pode permanecer sem conversão completa e ser descartado ao final do processo.
Com ferramentas de bioinformática, os pesquisadores analisaram bancos de dados genômicos em busca de uma alfa-amilase ativa em baixa temperatura. Segundo a equipe, 99,9% das enzimas desse tipo atuam em temperaturas elevadas. Depois de identificar candidatas promissoras, os genes foram inseridos em uma levedura industrial, criando uma linhagem capaz de produzir alfa-amilase e glucoamilase durante o processo.
- O amido do milho entra no processo
- Alfa-amilase e glucoamilase degradam o polímero
- Açúcares fermentescíveis tornam-se disponíveis
- A levedura converte os açúcares em etanol e CO₂
Resultados dos testes de fermentação em bancada
Na comparação com uma linhagem convencional, a nova levedura dispensou completamente a glucoamilase externa e conseguiu aproveitar parte do amido residual. O resultado indica potencial para produzir mais etanol com a mesma quantidade de milho e reduzir a compra de enzimas comerciais.
Próximas etapas para a produção industrial de etanol de milho
A tecnologia foi desenvolvida com foco em processos industriais de bioetanol e também pode ser aplicada à obtenção de biomassa de levedura e à geração de dióxido de carbono como coproduto.
Para avançar em direção à escala comercial, a levedura deverá ser avaliada em condições representativas de processo, incluindo diferentes concentrações de sólidos, perfis de temperatura, presença de contaminantes e reciclos celulares.
O desenvolvimento também envolve a definição dos parâmetros de cultivo em biorreator, a avaliação da estabilidade genética da cepa e a comparação do consumo de enzimas com os processos convencionais.
- validação do desempenho fermentativo em escala ampliada;
- estabilidade da expressão de alfa-amilase e glucoamilase;
- tolerância a etanol e aos estresses da fermentação industrial;
- avaliação do consumo de enzimas externas;
- análise de produtividade, rendimento e formação de coprodutos;
- atendimento aos requisitos de biossegurança aplicáveis ao microrganismo recombinante.
Etanol de milho já representa cerca de 30% da produção brasileira
Segundo a Unicamp, o etanol de milho já responde por aproximadamente 30% da produção brasileira de álcool etílico. O grão pode ser armazenado durante meses e sua cadeia também gera coprodutos de valor comercial, como óleo e ingredientes destinados à alimentação animal.
Nesse contexto, microrganismos que acumulam mais de uma função biotecnológica podem contribuir para processos mais integrados. A levedura desenvolvida na Unicamp representa justamente essa abordagem: utilizar engenharia genética para aproximar a hidrólise do amido da fermentação alcoólica.