Produção de celulose bacteriana em meio à base de melaço de soja em cultivo estático.
Celulose bacteriana (CB) é um biopolímero que apresenta aplicação na área biomédica, alimentícia, cosmética, entre outras. Contudo, sua produção em grande escala é limitada por, dentre alguns motivos, o custo do processo onde o meio de cultivo é responsável por até 30% do custo total de produção. Neste contexto, o melaço de soja (MS), coproduto de baixo custo da cadeia da soja, pode ser um substrato promissor para produção de CB, pois contém em sua composição fonte de carbono e nitrogênio para o processo fermentativo. O objetivo do trabalho foi produzir celulose bacteriana por Komagataeibacter xylinus ATCC 53582 utilizando melaço de soja como meio alternativo de fermentação em cultivo estático. Para aumentar o teor de açúcares fermentáveis o MS foi hidrolisado com ácido sulfúrico. Desse modo, foram realizados ensaios variando a proporção de ácido e MS e, posteriormente, um planejamento experimental para otimizar a hidrólise dos oligossacarídeos. A partir dos resultados dos ensaios foram formulados os meios de fermentação hidrolisados MSH75 (solução aquosa com 75 g/L de MS hidrolisada com 5% (v/v) H2SO4 1M) e MSH100 (solução aquosa com 100 g/L de MS hidrolisada com 10% (v/v) H2SO4 1M) tratados termicamente a 90 °C/10 min e, posteriormente, pH ajustado para 6,0. Também foram preparadas soluções controles nas quais não foram adicionadas ácido, denominadas MS75 e MS100, soluções aquosas com 75 g/L e 100 g/L de MS, respectivamente. Para fermentação os meios à base de MS e HS (meio de referência) com (1,0; 1,5 e 2,0% v/v) e sem adição de etanol foram inoculados com 10% (v/v) de cultura de K. xylinus e incubados a 30 ºC/10 dias. Os meios à base de MS hidrolisados apresentaram maior produção de CB que os meios não hidrolisados devido à maior concentração de açúcares fermentáveis presentes no meio de cultivo. Contudo, a produção do biopolímero nos meios MSH75 e MSH100 foi inferior à do meio de referência HS, indicando necessidade de suplementação para aumentar a produção. A suplementação com etanol pode elevar a produção de CB, pois a bactéria oxida etanol a ácido acético que por meio do ciclo de Krebs sintetiza ATP influenciando na via metabólica para produção do biopolímero. A melhor produção do biopolímero foi observada no meio MSH75 suplementado com 2,0% (v/v) de etanol (MSH75+), apresentando uma produção de CB (aproximadamente 7 g/L) similar à do meio HS. A CB obtida do meio MSH75+ foi caracterizada e apresentou composição química padrão de CB, início de decomposição térmica em torno de 312 ºC, índice de cristalinidade de 80%, morfologia das nanofibrilas com característica típicas de CB e boas propriedades mecânicas. Os resultados encontrados foram similares à celulose produzida em meio HS indicando que a composição dos meios de MS não afetou, de maneira expressiva, as propriedades do biopolímero. Além disso, o meio MSH75+ apresentou, em escala laboratorial, menor custo em sua elaboração (76%) quando comparado com meio HS. Portanto, o meio à base de melaço de soja hidrolisado e suplementado com etanol apresenta potencial como meio de fermentação para síntese de CB.
| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Format: | Teses biblioteca |
| Language: | pt_BR por |
| Published: |
2018-12-20
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| Subjects: | Etanol, Biopolymers, Acid hydrolysis, Ethanol, |
| Online Access: | http://www.alice.cnptia.embrapa.br/alice/handle/doc/1102201 |
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| Summary: | Celulose bacteriana (CB) é um biopolímero que apresenta aplicação na área biomédica, alimentícia, cosmética, entre outras. Contudo, sua produção em grande escala é limitada por, dentre alguns motivos, o custo do processo onde o meio de cultivo é responsável por até 30% do custo total de produção. Neste contexto, o melaço de soja (MS), coproduto de baixo custo da cadeia da soja, pode ser um substrato promissor para produção de CB, pois contém em sua composição fonte de carbono e nitrogênio para o processo fermentativo. O objetivo do trabalho foi produzir celulose bacteriana por Komagataeibacter xylinus ATCC 53582 utilizando melaço de soja como meio alternativo de fermentação em cultivo estático. Para aumentar o teor de açúcares fermentáveis o MS foi hidrolisado com ácido sulfúrico. Desse modo, foram realizados ensaios variando a proporção de ácido e MS e, posteriormente, um planejamento experimental para otimizar a hidrólise dos oligossacarídeos. A partir dos resultados dos ensaios foram formulados os meios de fermentação hidrolisados MSH75 (solução aquosa com 75 g/L de MS hidrolisada com 5% (v/v) H2SO4 1M) e MSH100 (solução aquosa com 100 g/L de MS hidrolisada com 10% (v/v) H2SO4 1M) tratados termicamente a 90 °C/10 min e, posteriormente, pH ajustado para 6,0. Também foram preparadas soluções controles nas quais não foram adicionadas ácido, denominadas MS75 e MS100, soluções aquosas com 75 g/L e 100 g/L de MS, respectivamente. Para fermentação os meios à base de MS e HS (meio de referência) com (1,0; 1,5 e 2,0% v/v) e sem adição de etanol foram inoculados com 10% (v/v) de cultura de K. xylinus e incubados a 30 ºC/10 dias. Os meios à base de MS hidrolisados apresentaram maior produção de CB que os meios não hidrolisados devido à maior concentração de açúcares fermentáveis presentes no meio de cultivo. Contudo, a produção do biopolímero nos meios MSH75 e MSH100 foi inferior à do meio de referência HS, indicando necessidade de suplementação para aumentar a produção. A suplementação com etanol pode elevar a produção de CB, pois a bactéria oxida etanol a ácido acético que por meio do ciclo de Krebs sintetiza ATP influenciando na via metabólica para produção do biopolímero. A melhor produção do biopolímero foi observada no meio MSH75 suplementado com 2,0% (v/v) de etanol (MSH75+), apresentando uma produção de CB (aproximadamente 7 g/L) similar à do meio HS. A CB obtida do meio MSH75+ foi caracterizada e apresentou composição química padrão de CB, início de decomposição térmica em torno de 312 ºC, índice de cristalinidade de 80%, morfologia das nanofibrilas com característica típicas de CB e boas propriedades mecânicas. Os resultados encontrados foram similares à celulose produzida em meio HS indicando que a composição dos meios de MS não afetou, de maneira expressiva, as propriedades do biopolímero. Além disso, o meio MSH75+ apresentou, em escala laboratorial, menor custo em sua elaboração (76%) quando comparado com meio HS. Portanto, o meio à base de melaço de soja hidrolisado e suplementado com etanol apresenta potencial como meio de fermentação para síntese de CB. |
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