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https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/8350
Tipo: | Dissertação |
Título: | Avaliação do potencial biotecnológico de leveduras em cultivos com pectina e açúcares pécticos |
Autor(es): | Minussi, Gabriel do Amaral |
Primeiro Orientador: | Alves Júnior, Sérgio Luiz |
Primeiro coorientador: | Bender, João Paulo |
Primeiro membro da banca: | Goldbeck, Rosana |
Segundo membro da banca: | Treichel, Helen |
Terceiro membro da banca: | Daroit, Daniel Joner |
Resumo: | A produção em larga escala de sucos de laranja resulta em grandes volumes de resíduos, principalmente cascas da fruta, que são descartadas inadequadamente, causando problemas ambientais e econômicos. Para solucionar esse dilema, propõe-se o uso desses resíduos em biorrefinarias de segunda geração, onde microrganismos podem metabolizar os açúcares presentes nessa biomassa residual, produzindo compostos valiosos, como etanol. Essa abordagem integrada entre sustentabilidade e tecnologia mostra-se promissora para otimizar processos industriais e reduzir impactos ambientais. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo analisar o potencial biotecnológico de leveduras isoladas de laranjas em decomposição e analisar suas capacidades em relação ao crescimento celular e atividade enzimática. Ademais, através de delineamentos compostos centrais rotacionais (DCCR), foi avaliada a possibilidade da produção de etanol em meios ricos com pectina ou hidrolisado deste polissacarídeo. Para isso, foi inicialmente realizada a triagem de 38 leveduras em experimentos em microescala em meios mínimos contendo 6,7 g/L de base nitrogenada de leveduras, acrescentado, alternadamente, 20 g/L dos seguintes monossacarídeos: glicose, xilose, frutose, galactose ou ácido galacturônico. Todas as leveduras foram capazes de crescer utilizando glicose, xilose, frutose ou galactose como fontes de carbono. No meio contendo ácido galacturônico, apenas 13 cepas cresceram. Através desses experimentos em microescala, foi determinada a velocidade específica máxima de crescimento das leveduras. As maiores velocidades foram observadas em glicose, frutose e galactose (0,93 0,98 h-1). Em ácido galacturônico, a máxima velocidade específica encontrada foi de 0,29 h-1. Para os cultivos em frasco agitado, realizados na sequência, foram escolhidas 21 dessas linhagens. Neste caso, as leveduras foram submetidas a meios YP (1% de extrato de levedura, 2% de peptona, pH 7,0) contendo, alternadamente, 1% de pectina bruta (obtida de cascas de laranja no presente trabalho PB), 1% de pectina purificada (Sigma-Aldrich PS) ou 1% de casca de laranja desidratada e triturada (CT), acrescidos ou não de 50 mg/L de pectinase de Aspergillus niger (Sigma-Aldrich). Como controle, as leveduras também foram cultivadas em 1% de galactose (GAL) ou 1% de glicose (GLI). Nesses cultivos, foram analisadas as curvas de crescimento e foram realizados ensaios de atividade pectinase ao término de 90 h de incubação. Através desses experimentos, foi possível observar que duas linhagens tiveram atividade pectinolítica >40 U/mL e que outras duas se destacaram quanto ao crescimento celular. Na sequência, buscando otimizar as condições sobre o desempenho fermentativo, foram realizados dois delineamentos tipo DCCR utilizando essas duas cepas que melhor cresceram (CHAP-070 e CHAP-074). Para o primeiro DCCR, as cepas foram cultivadas em meio YPGAL (1% de extrato de levedura, 2% de peptona e 0,5% de galactose) com variação de pH e concentrações variáveis da pectina comercial e da pectinase de A. niger. No outro DCCR, as cepas foram cultivadas em YPGAL com variação de pH e concentrações variadas de hidrolisado de pectina. Para esse estudo, houve pequenas concentrações de etanol produzidas através das cepas de leveduras testadas; entretanto, os resultados obtidos indicam os parâmetros testados não influenciaram na produção de etanol. |
Abstract/Resumen: | The large-scale production of orange juice results in large volumes of waste, mainly fruit peels, which are inappropriately discarded, causing environmental and economic problems. To solve this dilemma, it is proposed to use these residues in second-generation biorefineries, where microorganisms can metabolize the sugars present in this residual biomass, producing valuable compounds, such as ethanol. This integrated approach between sustainability and technology shows promise for optimizing industrial processes and reducing environmental impacts. Therefore, the present work aimed to analyze the biotechnological potential of yeasts isolated from decaying oranges and their capabilities concerning cell growth and enzymatic activity. Furthermore, through Central Composite Rotatable Design (CCRD), the possibility of ethanol production in media rich in pectin or pectin hydrolyzate was evaluated. To this end, 38 yeast strains were initially screened in microscale experiments in minimal media containing 6.7 g/L of yeast nitrogen base, with 20 g/L of the following monosaccharides added alternately: glucose, xylose, fructose, galactose, or galacturonic acid. All yeasts were able to grow using glucose, xylose, fructose, or galactose as carbon sources. In the medium containing galacturonic acid, only 13 strains grew. Through these microscale experiments, the maximum specific growth rate of yeasts was determined. The highest rates were observed in glucose, fructose, and galactose (0.93 0.98 h-1). In galacturonic acid, the maximum specific growth rate found was 0.29 h-1. For the agitated-flask cultures we carried out afterwards, 21 of these strains were chosen. In this case, the yeasts were subjected to YP media (1% yeast extract, 2% peptone, pH 7.0) containing, alternately, 1% crude pectin (obtained from orange peels in the present work PB), 1% purified pectin (Sigma-Aldrich PS) or 1% dehydrated and crushed orange peel (CT), with or without 50 mg/L of Aspergillus niger pectinase (Sigma-Aldrich). As a control, yeasts were also grown in 1% galactose (GAL) or 1% glucose (GLI). In these cultures, growth curves were analyzed, and pectinase activity assays were performed after 90 h of incubation. Through these experiments, it was possible to observe that two strains had pectinolytic activity >40 U/mL and that two others stood out regarding cell growth. Next, to optimize the conditions for fermentative performance, two CCRD-type designs were carried out using the two strains that grew best (CHAP-070 and CHAP-074). For the first CCRD, the strains were cultivated in YPGAL medium (1% yeast extract, 2% peptone, and 0.5% galactose) with varying pH and varying concentrations of commercial pectin and A. niger pectinase. In the other CCRD, the strains were grown in YPGAL with varying pH and varying concentrations of pectin hydrolyzate. For this study, small ethanol concentrations were produced by the tested yeast strains; however, the results indicated that the tested parameters did not influence ethanol production. |
Palavras-chave: | Fermentação Laranja Ácido galacturônico Pectina |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal da Fronteira Sul |
Sigla da Instituição: | UFFS |
Faculdade, Instituto ou Departamento: | Campus Cerro Largo |
Nome do Programa de Pós Graduação : | Programa de Pós-Graduação em Ambiente e Tecnologias Sustentáveis |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/8350 |
Data do documento: | 2024 |
Nível: | Mestrado |
Aparece nas coleções: | Programa de Pós-Graduação em Ambiente e Tecnologias Sustentáveis |
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