EFEITO DO SULFITO NA FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
O melaço ou mel final é uma matéria-prima obtida da fabricação do açúcar e largamente
utilizada na fabricação do etanol via fermentação. Entretanto, pouca atenção tem sido dada ao
alto teor de contaminantes presentes no melaço, teor este tanto maior quanto mais esgotado
estiver o mel final.
Uma das principais substâncias tóxicas encontradas no melaço é o sulfito, altamente danoso
para os processos de fermentação, e que é introduzido no meio durante a etapa de sulfitação
da fabricação do açúcar, e que ao dissociar-se em SO2 (gás) é imediatamente absorvido pela
célula de levedura, provocando danos irreparáveis ao seu metabolismo, tanto ao sistema
respiratório quanto ao sistema fermentativo, prejudicando sua capacidade de crescer e produzir
etanol.
O primeiro sintoma da presença do sulfito que pode ser percebido na fermentação é a queda
gradual da viabilidade celular, com o consequente aumento do tempo de fermentação. Em
adição, a eficiência fermentativa estabiliza-se em patamares baixos, em torno de 80%.
Paralelamente, o alto teor salino encontrado no melaço, bem como a presença de gomas
microbianas, pode ocasionar sérios problemas de inibição das leveduras durante a
fermentação, bem como à supervalorização do teor de açúcares totais do mosto pelas análises
de laboratório. Tais gomas são também agentes espumantes, logo, pode-se esperar um maior
consumo de produtos antiespumantes.
Com base nessas considerações, em muitos casos torna-se necessário tratar o melaço para
que sejam obtidos maiores valores de eficiência fermentativa. A seguir, são discutidos alguns
aspectos inerentes à fermentação do melaço.
Efeito Tóxico do Sulfito sobre a Levedura
O termo “sulfito” se refere a qualquer um dos componentes presentes na seguinte equação de
equilíbrio, a qual é sensível ao pH do meio:
SO2 + H 2 O ↔ H 2 SO3 ↔ H 2 SO3− ↔ SO3=
onde em valores de pH ácidos, o equilíbrio desloca-se para a esquerda, na direção da forma
SO2 (gás). Nesta situação, o sulfito existe predominantemente na forma de SO2 molecular.
A forma de ataque do sulfito sobre a levedura ainda não está totalmente elucidada. O
mecanismo abaixo descreve a sequência básica de morte induzida pelo sulfito na
Sacharomyces cerevisiae:
1º Passo: Ligação do SO2 a receptores celulares situados na parede celular;
2º Passo: Ganho ou perda de atividade do complexo formado entre o receptor e a molécula
de SO2. Por exemplo, o receptor, moléculas de uma enzima do tipo ATP-ase,
presentes na membrana celular, quando ligadas à molécula de SO2 hidrolisam as
moléculas de ATP intracelular de forma descontrolada, diminuindo drasticamente
este conteúdo;
3º Passo: Queda da viabilidade celular devido ao bloqueio da cadeia enzimática responsável
pela produção de energia celular.
1
Outros mecanismos também são propostos, como a desnaturação térmica que o complexo
receptor-SO2 pode sofrer, com o SO2 atuando como catalisador, diminuindo a energia livre de
ativação do processo de desnaturação. Como consequência, o envoltório celular enfraquece
induzindo a perdas de moléculas intracelulares e, finalmente, à perda de viabilidade.
Adicionalmente, vários estudos têm sido realizados sobre o efeito letal do sulfito nas células da
Sachanomyces cerevisiae. Entretanto, os estudos realizados com valores de pH do meio
fermentativo em torno de 3,6 apresentam maior interesse para o setor sucroalcooleiro, por ser
um valor comumente encontrado em dornas de fermentação.
Tais estudos mostram que células de Sachanomyces cerevisiae quando inoculadas em um
meio com baixo teor de sulfito (10 ppm), e no pH em questão, acumulam SO2 (gás),
provocando o aumento excessivo da concentração hidrogeniônica intracelular, diminuindo
rapidamente o pH interno da célula. Como resultado, ocorre a queda da viabilidade celular.
A morte das células de Sachanomyces cerevisiae induzida pelo sulfito é acelerada pelo
aumento de temperatura do meio fermentativo. Tipicamente, um período inicial linear da taxa
letal é seguido por um período exponencial onde ocorre um aumento gradual de temperatura.
Por outro lado, a velocidade inicial de acúmulo de sulfito nas células de levedura decresce
logaritmicamente quando o pH do meio aumenta de 3 para 5, isto relacionado ao declínio da
concentração de SO2 molecular na faixa de pH em questão. Aumentando a temperatura de
19ºC para 39ºC, a velocidade inicial de acúmulo de SO2 pelos micro-organismos aumenta.
Efeito Inibitório Salino
O crescimento da levedura e a produção de etanol podem ser inibidos tanto por subprodutos
da fermentação quanto por substâncias presentes no subextrato que não são metabolizadas.
O melaço normalmente apresenta altas concentrações de cálcio e potássio, os quais, devido às
variações de pressão osmótica do meio podem inibir a célula de levedura, principalmente em
se tratando de processos de fermentação que utilizam o reciclo celular.
O principal efeito do excesso de concentração salina no meio sobre a célula de levedura é a
perda da água do citoplasma, devido ao aumento da pressão osmótica, ocorrendo uma
acumulação intracelular de solutos de forma a restabelecer o equilíbrio osmótico. Glicerol
torna-se então a substância osmo-reguladora, diminuindo, então, o rendimento fermentativo.
O potássio, outro elemento normalmente encontrado em algumas concentrações no melaço,
embora seja um estabilizador de membranas e ativador enzimático, contribui também, junto
com o cálcio, para o aumento de pressão osmótica do meio fermentativo.
Conclusões
Em fermentações a partir da utilização de melaço ou misturas caldo-melaço, certos cuidados
operacionais devem ser tomados visando a obtenção de altas eficiências fermentativas.
Como regra geral, quanto maior o esgotamento do mel final, maior a probabilidade de
ocorrerem problemas relativos à intoxicação das células de levedura durante a fermentação.
Assim, é importante a introdução de tecnologias que promovam o tratamento dessa matériaprima, purificando-a a um grau compatível com as necessidades de uma boa fermentação.
2