Modelagem matemática da fermentação de glicose e xilose por saccharomyces cerevisiae e candida shehatae em monocultura e cocultura utilizando métodos bayesianos

Abstract

A viabilidade econômica do etanol de segunda geração depende da fermentação eficiente de hexoses e pentoses presentes na biomassa lignocelulósica. O presente trabalho teve como objetivo a construção e validação de um modelo matemático cinético, semiempírico e não-estruturado, para descrever o crescimento celular e a produção de etanol na fermentação em batelada de glicose e xilose por Saccharomyces cerevisiae e Candida shehatae. Utilizou-se a inferência Bayesiana, através do algoritmo MCMC Metropolis-Hastings, para a estimativa de parâmetros cinéticos a partir de dados experimentais de monoculturas, modelando inclusive a repressão catabólica da glicose sobre a xilose. Os modelos apresentaram ajustes coerentes, com coeficiente de determinação (R²) médio de 0,95 para S. cerevisiae e 0,94 para C. shehatae, resultando em valores para a raiz do erro quadrático médio relativo (rRMSE) dentro dos valores recomendados pela literatura. A validação do modelo frente a dados de co-cultura demonstrou alta consistência (R² = 0,94; rRMSE = 16,46%), comprovando a eficácia da abordagem escolhida em prever a dinâmica fermentativa dos microrganismos em cocultura utilizando pentoses e hexoses como substrato.