Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/13440
Tipo do documento: Dissertação
Título: Produção de poligalacturonase pela linhagem Aspergillus niger mutante 3T5B8 por fermentação semi-sólida em biorreatores de coluna
Otros títulos: Production of polygalacturonase by the Aspergillus niger 3T5B8 mutant strain by solid state fermentation in column bioreactors
Autor: Menezes, Gianaína Domingues Giacomin de
Orientador(a): Oliveira, Maria Alice Cruz Lopes de
Palabras clave: resíduo de maracujá;farelo de trigo;teor de glicosamina;passion fruit residue;wheat bran;glucosamine content
Área(s) do CNPq: Engenharia Química
Idioma: por
Fecha de publicación: 17-feb-2006
Editorial: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UFRRJ
Departamento: Instituto de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citación: MENEZES, Gianína Domingues Giacomin de. Produção de poligalacturonase pela linhagem Aspergillus niger mutante 3T5B8 por fermentação semi-sólida em biorreatores de coluna. 2006. 66 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica - RJ, 2006.
Resumen: O cultivo do fungo mutante Aspergillus niger 3T5B8 foi realizado em biorreatores de coluna contendo meio semi-sólido, visando a produção de poligalacturonase. Com o intuito de estabelecer as condições ótimas de fermentação, dentro dos intervalos avaliados, foram realizadas fermentações com período estabelecido de 48 horas, utilizando-se um planejamento experimental fatorial 32 e os resultados foram avaliados usando o programa computacional STATISTICA for Windows. Inicialmente, avaliou-se os efeitos das concentrações do resíduo de maracujá (CM) e de (NH4)2SO4 (CS) , em meio de farelo de trigo. A atividade poligalacturonase máxima de 9,96 U/mL foi obtida nas concentrações de resíduo de maracujá e (NH4)2SO4 de 25% e 0,9%, respectivamente. Com base nos coeficientes de regressão, foi construído um modelo estatístico que relaciona a atividade poligalacturonase com os fatores CM e CS, permitindo encontrar as melhores concentrações de CM (33,25%) e CS (0,94%) para produção de poligalacturonase. Na seqüência, foram avaliados os efeitos da aeração e da umidade inicial do meio. Ambas as variáveis tiveram efeito significativo na produção da enzima. Observou-se que a maior atividade de poligalacturonase (10,70 U/mL) foi obtida com a taxa de aeração de 0,5vvm em meio com 60% de umidade inicial. Segundo o modelo ajustado, o melhor teor de umidade inicial do meio foi de 62,5%. Por último, foram avaliadas as fontes de nitrogênio e a concentração da fonte de fósforo, que mostraram-se significativas, em termos de produção de poligalacturonase, quando submetidas à análise de variância. Com base no teste de Tukey, a fonte de nitrogênio mais adequada foi a uréia e a concentração de KH2PO4 que proporcionou maior atividade de poligalacturonase (11,51 U/mL) foi 0,30%. Após seleção prévia das condições de fermentação, foi conduzida a cinética de produção da enzima, por 96 horas. O meio de fermentação, formulado com 33,25% de resíduo de maracujá e 66,75% de farelo de trigo, umidificados a 62,5% com solução 0,43% de uréia e 0,30% de KH2PO4 em HCl 0,1M, foi inoculado com Aspergillus niger 3T5B8 na concentração de 107 conídios/g de meio. As colunas cilíndricas, com aproximadamente 14g de meio foram aeradas com fluxo ascendente de ar de 0,5vvm a 32ºC. O extrato enzimático foi extraído com tampão acetato de sódio pH 4,5, sob agitação por 1 hora a 32ºC, seguido por filtração em membrana. A biomassa foi quantificada pelo método da glicosamina e foram determinadas as atividades das enzimas poligalacturonase, pectinoliase, pectinesterase, protease e xilanase. O valor máximo de 12,01 U/mL da atividade poligalacturonase foi obtido após 64h de fermentação. Neste tempo, a atividade protease foi de 5,78 U/mL, o teor de glicosamina de 21,54 mg/g e a umidade final de 57,27%. As atividades de xilanase e pectinoliase não foram detectadas, enquanto a atividade pectinesterase não ultrapassou 1,0 U/mL. Com base nos resultados obtidos, foi possível verificar a eficiência do processo fermentativo em biorreatores de coluna e a potencialidade do uso de resíduos agroindustriais como fonte de carbono de baixo custo para a composição de meios de fermentação.
Abstract: The culture of Aspergillus niger 3T5B8 mutant strain was carried out in column bioreactors containing semi-solid medium, aiming at producing polygalacturonase. In order to establish the optimum conditions, within the evaluated intervals, the fermentations were carried out for a 48-hour period based on an experimental planning by a factor of 32. Results were evaluated by using the software STATISTICA for Windows. Initially, the effects of the passion fruit residue (CM) and (NH4)2SO4 (CS) concentrations on a wheat bran medium were evaluated. The maximum polygalacturonase activity, 9.96 U/mL, was achieved in 25% and 0.9% concentrations of passion fruit residue and (NH4)2SO4, respectively. Based on regression coefficients, a statistical model, which relates the polygalacturonase activity with the factors CM and CS, was developed and, therefore, enabling the determination of the best conditions of CM (33.25%) and CS (0.94%) for the polygalacturonase production. Further, the effects of the aeration and the initial moisture content of the medium were evaluated. Both variables had significant effect in the enzyme production. It was observed that the highest polygalacturonase activity (10.70 U/mL) was achieved with an airflow rate of 0.5 vvm in the medium with 60% of initial moisture. According to the adjusted model, the best initial moisture content of the medium was of 62.5%. Finally, a variance analysis of the nitrogen source and the phosphor source concentration was performed, showing that both factors were significant to polygalacturonase production. Based on the Tukey test, the most efficient nitrogen source was urea, and the KH2PO4 concentration, which provided the highest activity of polygalacturonase (11.51 U/mL), was 0.3%. After the previous selection of the fermentation conditions, the kinetic of enzyme production was carried out for 96 hours. The fermentation medium, which was formulated with 33.25% of passion fruit residue and 66.75% of wheat bran and humidified at 62.5% with 0.43% of urea and 0.30% of KH2PO4 solution in HCl 0.1M, was inoculated with Aspergillus niger 3T5B8 in the concentration of 107 spores/g in the medium. The cylindrical columns, having approximately 14g of the medium, were aerated with ascending airflow rate of 0,5 vvm at 32ºC. The enzymatic extract was removed with buffer solution of sodium acetate at pH 4.5, by means of agitation for 1 hour at 32ºC, followed by membrane filtration. The biomass was quantified by the glucosamine method and the enzymes activities of polygalacturonase, pectin lyase, pectin esterase, protease and xylanase were determined. The maximum value of 12.01 U/mL for the polygalacturonase activity was reached after 64 hours of fermentation. During that time, the protease activity was of 5.78 U/mL, the glucosamine content was of 21.54 mg/g and the final moisture was of 57.27%. The xylanase and pectin lyase activities had not been detected, while the pectin esterase activity did not exceed 1.0 U/mL. Based on the results, it was possible to verify the efficiency of the fermentative process in column bioreactors and the potentiality of using agro-industrial residues as carbon source of low cost for the composition of fermentation media.
URI: https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/13440
Aparece en las colecciones:Mestrado em Engenharia Química

Se for cadastrado no RIMA, poderá receber informações por email.
Se ainda não tem uma conta, cadastre-se aqui!

Ficheros en este ítem:
Fichero Descripción TamañoFormato 
2006 - Gianaína Domingues Giacomin de Menezes.pdf796.97 kBAdobe PDFVista previa
Visualizar/Abrir


Los ítems de DSpace están protegidos por copyright, con todos los derechos reservados, a menos que se indique lo contrario.