Produção biotecnológica de quitosana por Syncephalastrum racemosum (WFCC/UCP 0148) (Cohn ex Schrot) utilizando resíduos industriais e aplicação em processos ambientais
Autor(es):
Batista, Anabelle Camarotti de Lima
Palavras Chaves:
Não informado
Ano de Publicação:
2011
Resumo:
A produção de quitosana microbiológica tem um custo elevado devido a meios de
produção onerosos e baixo rendimento. Na produção de quitosana a partir de fungos da
classe Zygomycetes, diferentes fatores têm demonstrado influência na síntese e
qualidade da quitosana na parede do fungo. Com base na problemática atual da
liberação de rejeitos orgânicos no ambiente e de diminuição dos custos para a produção
de quitosana microbiológica para comercialização competitiva no mercado foram
realizados estudos utilizando resíduos de indústrias alimentícias (manipuera, milhocina
e soro de leite) na produção de quitosana por Syncephalastrum racemosum e avaliação
da constância das características físico-quimicas e habilidade da quitosana produzida em
processos ambientais. Os estudos de seleção do melhor resíduo para produção de
quitosana foram realizados por Planejamento Fatorial Completo 24
, com 3 pontos
centrais, sendo analisados como variáveis independentes concentração do substrato
(resíduo de indústria), pH inicial, temperatura e tamanho do inóculo. Os resultados
foram analisados pelo programa Statistic v7.0 da Statsolt Inc. A partir da melhor
condição obtida para produção de quitosana, foram realizados testes físico-quimicos
para caracterização e escalonamento da produção do bioproduto. Os estudos de seleção
do resíduo demonstraram a baixa potencialidade do fungo em crescer em meio contendo
apenas soro de leite ou manipuera, como fontes de carbono e nitrogênio. Contudo,
devido a alta produção do rejeito soro de leite no Estado de Pernambuco foram
realizados teste adicionais onde foram acrescentadas outras fontes nutricionais ao meio
de cultura contendo apenas soro de leite. Ao final do experimento é sugerido que o soro
de leite apresenta componentes químicos que inibem algumas enzimas relacionadas a
produção de quitosana em fungos, fator que inviabilizou o uso desse rejeito no alcance
do objetivo proposto nesta tese. Na utilização do rejeito milhocina foi observado grande
crescimento micelial quando a mesma foi utilizada como única fonte nutricional,
produzindo até 62 mg de quitosana por grama de biomassa seca. A quitosana obtida foi
caracterizada quanto ao grau de desacetilação (DD = 88,14%), índice de cristalinidade
(ICR = 59,63%) e peso molecular (117 kDa). A aplicação da quitosana microbiológica
no processo de descoloração do alaranjado II apresentou até 89,96% de eficiência,
contra até 73,54% de eficiência da quitosana de crustáceo. Nos testes iniciais para a
adsorção de Cr(VI) por quitosana de crustáceo, foram obtidos padrões importantes para
posteriores análises comparativas de uso da quitosana microbiológica, como exemplo
metodologia de produção do filme de quitosana e concentração mínima para adsorção
de cromo por filme de quitosana/zeólito. Com base nos resultados S. racemosum
demonstrou ser um excelente produtor de quitosana quando crescido em meio de baixo
custo, sendo uma boa alternativa biotecnológica com projeção lucrativa para a indústria
devido às características físico-químicas constantes e alta qualidade do bioproduto
produzido. Nos testes de aplicação a quitosana microbiológica apresentou-se como uma
alternativa eficaz significante quando comparada com a quitosana de crustáceo para
remoção do alaranjado II. Considerando a necessidade de aprofundamento nas
investigações quanto à produção em escala semi-industrial e novas aplicações
biotecnológicas, os estudos com a quitosana microbiológica estão tendo
prosseguimento.
Palavras chave: quitosana, Syncephalastrum racemosum, resíduos agroindustriais,
alaranjado II, cromo (VI).
Abstract:
The microbiological production of chitosan has a high cost due to expensive means of
production and low yields. In the production of chitosan from fungi from species of
Zygomycetes class, different factors have influence on the synthesis and quality of
chitosan present on the wall of the fungus. Based on the current situation of the release
of organic wastes in the environment and proposition of lower costs for the production
of microbial chitosan to commercially competitive in the market were conducted studies
using waste produced from food industries (cassava wastewater, serum milk and corn
steep liquor) in the production of chitosan by Syncephalastrum racemosum and
evaluation of the constancy of the physico-chemical properties and the ability of
chitosan produced in environmental processes. Studies to selecting the best residue for
chitosan production were performed by 24 full factorial design with three central points,
and analyzed as independent variables substrate concentration (waste industry), initial
pH, temperature and inoculum size. The results were analyzed by Statistic v7.0 Statsolt
Inc. From the best condition obtained for chitosan production tests with these chitosan
were made for physical-chemical characterization and scale-up production. Studies of
selection of the residue showed the poor capability of the fungus to grow on medium
containing only serum milk and cassava wastewater, as only sources of carbon and
nitrogen. However, due to high production of waste whey in Pernambuco were carried
out additional testing with other carbon and nitrogen sources added to the culture
medium containing only whey. At the end of the experiment, was suggested that the
serum milk has chemical compounds that inhibit some enzymes related to production of
chitosan in fungi, a factor which prevented the use of this residue to reaching the
objective proposed in this thesis. The use of corn steep liquor favored the large mycelial
growth when it was used as the only nutritional source, producing up to 62 mg per gram
of dry biomass. The chitosan obtained was characterized as the degree of deacetylation
(DD = 88.14%), crystallinity index (RCI = 59.63%) and molecular weight (117 kDa).
The application of chitosan in the process of decolorization of Orange II showed up to
89.96% of efficiency, compared to 73.54% of efficiency of chitosan from crustacean. In
initial tests for the adsorption of Cr (VI) by chitosan from crustacean, important patterns
were obtained for subsequent comparative analysis of microbiological chitosan. Based
on the results S. racemosum proved to be an excellent producer of chitosan when grown
in low-cost way, being an alternative biotechnology profit projection for the industry.
The physico-chemical constants and high quality of the byproduct produced are an
advantage for its use in biotechnology process. In tests of applied, the microbiological
chitosan presented itself as an effective alternative when compared with the chitosan
from crustacean to remove the orange II. Considering the need for further investigations
on the production scale semi-industrial and biotechnological applications, the studies
with microbiological chitosan are having continued.
Keywords: chitosan, Syncephalastrum racemosum, agro-industrial residues, orange II,
chromium (VI).
Tipo do Trabalho:
Tese
Referência:
Batista, Anabelle Camarotti de Lima. Produção biotecnológica de quitosana por Syncephalastrum racemosum (WFCC/UCP 0148) (Cohn ex Schrot) utilizando resíduos industriais e aplicação em processos ambientais. 2011. 193 f. Tese (Doutorado em 2011) - Universidade Estadual do Ceará, , 2011. Disponível em: Acesso em: 26 de abril de 2024
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