Resumo: O xilitol e o arabitol são poliálcoois estereoisômeros que possuem propriedades e aplicações similares e despertam o interesse mercadológico. Mesmo que a via química seja atualmente mais empregada na produção desses compostos, a produção por meio de processos fermentativos utiliza condições brandas e é ambientalmente menos danosa. Apesar disso, a via biotecnológica apresenta obstáculos como o baixo rendimento e a viabilidade econômica do processo. Nesse contexto, estudos de otimização da produção destacam-se como forma de tornar o processo mais rentável, utilizando hidrolisados hemicelulósicos de biomassas lignocelulósicas como fontes de carbono, e oportunidades ainda não exploradas podem ser desenvolvidas, como a aplicação simultânea dos dois poliálcoois como um único produto, o que dispensaria a separação dos mesmos. Este trabalho buscou otimizar a coprodução biológica de xilitol e arabitol a partir do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar e fontes alternativas de nitrogênio. Para isso, verificou-se a possibilidade de utilização de Candida tropicalis para conversão de pentoses em poliálcoois e sua respectiva adaptação ao hidrolisado hemicelulósico destoxificado de bagaço de cana-de-açúcar. Em seguida, definiu-se que o hidrolisado de levedura foi a fonte mais promissora para ser adicionada ao meio e permitir uma maior produção dos compostos alvo. A partir de estratégias de delineamento experimental (DOE), foi possível definir uma composição e condições favoráveis para o processo fermentativo com inserção de água de maceração de milho como fonte de nitrogênio adicional ao processo, com a condição mais promissora para a co-produção sendo composta de hidrolisado hemicelulósico diluído para 75 g/L de xilose inicial, pH inicial de 6,5 e adição de 2,2 g/L de nitrogênio, sendo 80 % de hidrolisado de levedura e 20 % de água de maceração de milho. A partir da ampliação de escala em biorreatores foi possível obter concentrações de xilitol (52,1 g/L) e arabitol (4,2 g/L) 65 e 3,7 vezes maiores, respectivamente, em relação a processos similares de coprodução encontrados na literatura, apresentando produtividades e rendimentos de 0,24 g/L.h e 0,74 g/g para o xilitol e 0,02 g/L.h e 0,43 g/g para o arabitol. Esses resultados mostram o potencial biotecnológico para a obtenção simultânea desses dois álcoois de açúcar a partir da fermentação de hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana de açúcar por C. tropicalis Ver menos

Abstract: Xylitol and arabitol are stereoisomeric polyalcohols that have similar properties and applications and arouse market interest. Even though the chemical route is currently more used in the production of these compounds, production through fermentation processes uses mild conditions and is less environmentally harmful. Despite this, the biotechnological route presents difficulties such as the low yield and the economic viability of the process. In this context, production optimization studies stand out as a way to make the process more profitable, using hemicellulosic hydrolysates of lignocellulosic biomass as carbon sources, for example, and opportunities not yet explored can be developed, such as the simultaneous use of the two polyalcohols, which would dispense with the process of separating them. This project sought to optimize the biological coproduction of xylitol and arabitol from the hemicellulosic hydrolysate of sugarcane bagasse and alternative nitrogen sources. For this, the possibility of using Candida tropicalis for the conversion of pentoses into polyalcohols and their respective adaptation to the detoxified hemicellulosic hydrolysate of sugarcane bagasse was verified. Then, it was defined that the yeast hydrolysate was the most promising source to be added to the medium and allow a greater production of the target compounds. From experimental design strategies (DOE), it was possible to define a composition and favorable conditions for the fermentation process with the insertion of corn steep water as a source of additional nitrogen to the process, with the most promising condition for co-production being composed of hemicellulosic hydrolysate diluted to 75 g/L of initial xylose, initial pH of 6.5 and addition of 2.2 g/L of nitrogen, being composed 80% by yeast hydrolysate and 20% by corn steep liquor. From the scale-up in bioreactors it was possible to obtain concentrations of xylitol (52.1 g/L) and arabitol (4.2 g/L) which are 65 and 3.7 higher, respectively, in relation to similar processes of co -production found in the literature, showing productivities and yields of 0.24 g/L.h and 0.74 g/g for xylitol and 0.02 g/L.h and 0.43 g/g for arabitol. These results show the biotechnological potential for simultaneously obtaining these two sugar alcohols from the fermentation of sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolysate by C. tropicalis Ver menos