Modelagem preditiva do crescimento/morte de Saccharomyces cerevisiae em co-cultura com Lactobacillus fermentum em mosto de caldo de cana-de-açucar

No Brasil e em outros paises, a fermentacao alcoolica e realizada sem esterilizacao do caldo de cana-de-acucar que constitui um otimo substrato para o crescimento microbiano tornando-se, assim, inevitavel a presenca de contaminantes. Estes apresentam-se como os principais responsaveis pela reducao no rendimento e produtividade da fermentacao. Esta pesquisa teve por objetivo predizer os parâmetros de crescimento (taxa de crescimento (m), tempo de adaptacao (l) e populacao maxima (Rg)) da Saccharomyces cerevisiae e Lactobacillus fermentum, quando cultivados individualmente ou em co-cultura atraves da aplicacao dos modelos primarios de crescimento de Baranyi & Roberts (1994) e Gompertz modificado (Zwietering et al, 1991). Em funcao de variacoes de temperatura (28 ? 32oC) e concentracao de inoculo de L. fermentum (101 ?108 UFC/mL), mantendo-se fixo o nivel de inoculo de S. cerevisiae em 106 UFC/mL. Para a modelagem primaria foi ajustado, tambem, o modelo quase-quimico. Para a construcao deste modelo, foi utilizado o software Matlab versao 7.5. A inoculacao das culturas foi realizada em mosto de cana-de-acucar clarificado industrialmente, e ajustado a 21.5oBrix. O material foi tratado termicamente a 121oC por 40 minutos e mantido congelado a ?20oC ate a realizacao dos ensaios. Foram adicionados 200 mL de mosto, em elernmeyeres de 500mL esterilizados. Para o ajuste do inoculo da levedura foi realizada a contagem da suspensao em Câmara de Neubauer e para o lactobacilo o ajuste foi realizado com o auxilio do Densimat? (BioMerieux, S.A., France). Os ensaios de fermentacao foram conduzidos em incubadora com agitacao continua de 120 rpm (New Brunswick Scientific, Model G-27, U.S.A.) e temperatura controlada. Para cada ensaio realizado com a cultura mista, foram conduzidos outros dois ensaios da mesma forma e com o mesmo substrato para as culturas puras de S.cerevisiae e L. fermentum. Os dados obtidos foram ajustados com o software DmFit para os modelos de Baranyi e Roberts (1994) e Gompertz modificado (Zwietering et al 1991). Nao houve diferenca significativa (p<0,10) para l, m e Rg da levedura e para l e m. No entanto, para Rg do lactobacilo houve diferenca significativa entre a cultura pura e mista. Quando a levedura atinge a fase estacionaria o lactobacilo teve sua taxa de crescimento incrementada de sua populacao maxima aumentou relevantemente no final da fase estacionaria da levedura. O modelo de Baranyi e Roberts descreveu melhor a fase de adaptacao dos microrganismos. Ja o modelo quase-quimico apesar de descrever crescimento/declinio nao modela adequadamente o plateau da fase estacionaria, quando ele acontece. O modelo secundario da populacao maxima do lactobacilo em funcao da temperatura de fermentacao e nivel de inoculo demonstrou que o nivel de inoculo e sua interacao com a temperatura foram significativos ao nivel de 10% de significância. O indice de viabilidade da levedura pura foi afetada por mudancas na temperatura. Porem, para a cultura mista, com o tempo de fermentacao fixo (21 horas) o nivel de contaminacao pelo lactobacilo foi altamente significante. O melhor indice de viabilidade foi observado para L=103UFC/mL e temperatura de fermentacao a 25oC. Nas condicoes estudadas foi observado um maximo na producao de etanol quando a temperatura de fermentacao foi 28oC e o nivel de inoculo de lactobacilo de 105UFC/mL. O efeito quadratico da temperatura de fermentacao foi mais significativo (p<0,10) que o nivel de contaminacao do lactobacilo na producao maxima de etanol. Os modelos determinados neste estudo poderao servir para posterior otimizacao de processos fermentativos na industria sucroalcooleira Ab