Jornal de tecnologia microbiana e bioquímica

Abstrato

Os Biocidas Orgânicos Bromados Controlam as Bactérias Produtoras de Ácido Láctico em Matrizes de Fermentação de Bioetanol

Christopher L. Wiatr1*, Julie Bazzell2, Rita de Cassia Bortolo Porto3

Mais de um milhão de barris de bioetanol são produzidos todos os dias pela fermentação de biomassa vegetal. Uma vez que o fabrico do bioetanol não é asséptico, a adição de agentes antimicrobianos é de importância primordial para proteger a fracção do etanol das bactérias do ácido láctico (BAL) que podem crescer no ambiente ácido do processo, contaminar o sistema e converter o etanol em ácidos orgânicos invendáveis. Os antibióticos são normalmente aplicados. Infelizmente, os antibióticos são quimicamente estáveis ​​e perduram durante o processo e contaminam os sólidos, chamados grãos secos de destilação com solúveis (DDGS), que são recolhidos após a destilação e vendidos como alimento para bovinos, suínos e aves. Esta investigação avaliou a eficácia de métodos antimicrobianos alternativos. Os biocidas bromados de eliminação rápida, 2,2-DiBromo-3-Nitrilo-PropionAmida (DBNPA) e 2-Bromo-2-Nitrilo-Propano-1,3-Diol (BNPD) foram investigados como agentes antimicrobianos para controlar a produção de ácido viável Lactobacillus plantarum e Acetobacter cerevisiae que infectam comummente a fermentação do bioetanol. Num estudo piloto numa planta a fermentar milho em etanol utilizando levedura, o DBNPA foi considerado eficaz contra estas bactérias numa dose-resposta gradual de 25 mg/L a 200 mg/L, com uma dose ótima a atingir 200 mg/L. No entanto, o BNPD não foi eficaz a 25 mg/L, mas foi eficaz a 100 mg/L e 200 mg/L. Os bromicidas orgânicos foram então avançados para testes de campo numa unidade industrial de transformação de milho em etanol. O DBNPA matou 3 log ₁₀ LAB e quase 3 log ₁₀ bactérias heterotróficas totais numa dosagem de 100 mg/L, enquanto o BNPD teve uma morte que se aproximou de 2 log ₁₀ para LAB e bactérias heterotróficas totais na mesma dosagem. Numa fábrica de açúcar de cana, os bromicidas orgânicos a 100 mg/L foram eficazes no xarope de cana com o DBNPA a superar o BNPD; no entanto, dosagens mais baixas de ambos os biocidas não o foram. Durante os ensaios, os antibióticos empregados em dosagens de aplicação típicas resultaram em efeitos comparativamente insatisfatórios, diminuindo o LAB ou a população total de bactérias em apenas um log ₁₀ ( vs.. controlos). Além disso, durante os testes bioquímicos de fermentação de mostos de milho infetados com LAB em crescimento 62 horas, doses de DBNPA ≥ 100 mg/L reduziram significativamente o nível final de ácido láctico em 14 vezes e eliminaram completamente o efeito da infeção bacteriana no rendimento de etanol . O DBNPA não teve efeitos adversos na taxa de produção de etanol, aumentando o rendimento do etanol em 2%. Um acréscimo de apenas 0,5% no rendimento de bioetanol é avaliado em aproximadamente 4 milhões de dólares de produção adicional numa fábrica de 50 MGY. Além disso, uma vez que se descobriu anteriormente que o DBNPA se degrada analiticamente nos co-produtos da fermentação e não atinge o DDGS, este bromicida orgânico microbicidamente eficaz também pode fornecer uma alternativa bem-sucedida aos antibióticos para controlar as infeções bacterianas na produção de etanol combustível e, assim, ajudar a remover os antibióticos dos alimentos.