Produção biotecnológica de exopolissacarídeo por meio de conversão químico-fermentativa de casca de arroz
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Fecha
2018-07-13Primeiro membro da banca
Mortari, Sérgio
Segundo membro da banca
Montipó, Sheila
Terceiro membro da banca
Paniz, José Neri Gottfried
Quarto membro da banca
Bolzan, Rodrigo
Metadatos
Mostrar el registro completo del ítemResumen
A conversão da casca de arroz (CA) em produtos de interesse industrial e farmoquímico objetivou o aproveitamento desta matéria-prima lignocelulósica, renovável e abundante na região sul brasileira, ainda sem valor comercial. A principal meta foi a produção de exopolissacarídeo (EPS) e, secundariamente, contribuir para mitigar a questão da disposição imprópria deste resíduo de beneficiamento do arroz. Para tanto, a CA foi submetida à pré-tratamento alcalino (KOH, Ca(OH)2, NaOH, CaCO3 e NH4OH) e/ou por ozonização, seguido de hidrólise ácida à pressão (entre 10-40 bar) com H2SO4, HCl, HNO3 e H3PO4, segundo planejamentos estatísticos multivariados. A etapa hidrolítica foi avaliada em três diferentes configurações: bloco de aquecimento (Berghof), estufa e forno micro-ondas. Os experimentos hidrolíticos, em bloco de aquecimento, apresentaram o melhor resultado a 135 °C e 55 min de reação, com 4,9% (v v-1) H3PO4, tendo sido produzidos 20,9 g L-1 de açúcar (rendimento de 209,4 mg g-1 de CA). Empregando-se estufa, o experimento com 2,5% (v v-1) H2SO4, 145 ºC e 45 min de reação, produziu 16,1 g L-1 de açúcar, com rendimento de 161,5 mg g-1 CA. Utilizando-se forno micro-ondas, o melhor experimento produziu 15,3 g L-1 de açúcar (rendimento de 152,6 mg g-1 CA), empregando-se 1,5 % (v v-1) HCl, 135 ºC e 55 min de reação. Com base nos resultados, distingue-se o perfil de ação de cada ácido sobre a CA: H2SO4 e HCl liberam majoritariamente glicose, enquanto HNO3 e H3PO4 geram melhores rendimentos em xilose. Os melhores resultados da etapa alcalina resultaram em 22,7 g L-1, acréscimo de rendimento de 58% com emprego de KOH (65 °C, 60 min, 6,5% m v-1 do álcali), 24,0 g L-1, acréscimo de 67% com NaOH (80 °C, 35 min, 6,5% m v-1 do álcali). O emprego de ozonização, por outro lado, além de ser livre de resíduos, resultou em produtividades de 16,1 g L-1 (ganho de 11%). Ensaios fermentativos prévios atestaram o crescimento de Rhizobium radiobacter (LMG196 e ATCC4720) no hidrolisado de CA. Com abordagem multivariada sobre as condições de cultivo (10% de inóculo (1x109 UFC mL-1), pH 7,0, 100 rpm, 72 h), avaliou-se a suplementação com extrato de levedura (até 9,0 g L-1), KH2PO4 (1,0 g L-1) e FeSO4. Nestas condições ocorre a produção de EPS (succinoglucanas) passíveis de extração (com isopropanol resfriado), rendendo até 69 g L-1 (41,6 g 100 g-1 CA) de EPS, valor significativo obtido em 72 h de cultivo do hidrolisado (destoxificado com carvão ativo, 4% m v-1). As técnicas analíticas utilizadas foram cromatografia líquida, HPLC-RID e HPLC-DAD, e espectrofotometria UV-vis, apresentando-se figuras-de-mérito e validação das metodologias desenvolvidas. Para a caracterização do produto foram utilizadas as técnicas de RMN 1H, FT-IR, MEV e GPC. Foi demonstrada a viabilidade do processo de produção de açúcares fermentescíveis a partir da CA, em escala de laboratório e, igualmente, a viabilidade de sua bioconversão em EPS (91,2% de pureza), contribuindo acentuadamente para o esforço do desenvolvimento da pesquisa biotecnológica e da inovação científica.
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