Orientador: Elias Basile Tambourgi

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Biossurfactantes são obtidos a partir do metabolismo de microrganismos. Estas moléculas naturais podem apresentar baixa ou nenhuma toxicidade, serem biodegradáveis e estáveis em condições extremas. Devido às diversas propriedades que elas possuem, podem ser empregadas em diferentes setores...

Resumo: Biossurfactantes são obtidos a partir do metabolismo de microrganismos. Estas moléculas naturais podem apresentar baixa ou nenhuma toxicidade, serem biodegradáveis e estáveis em condições extremas. Devido às diversas propriedades que elas possuem, podem ser empregadas em diferentes setores industriais, inclusive na biorremediação. Apesar das diversas vantagens, eles ainda são incapazes de competir economicamente no mercado devido ao seu custo de produção em escala industrial ser muito elevado quando comparado aos surfactantes químicos. Com o intuito de contornar esses problemas, diferentes estratégias são utilizadas, entre elas podem-se destacar a busca por novos microrganismos produtores de biossurfactantes, utilização de matéria prima barata, otimização do meio de cultura e das condições de cultivo e estudo e desenvolvimento de técnicas para extração e purificação da biomolécula. Dessa forma, o presente trabalho consiste na otimização do meio de cultura utilizando como fonte de carbono resíduo de abacaxi para produção de biossurfactante pela levedura Rhodotorula mucilaginosa CRM 747. Além disso, teve como objetivos definir a melhor metodologia de extração da biomolécula, avaliar a estabilidade da biomolécula em diferentes temperaturas, pHs e concentrações salinas e analisar a influência do biossurfactante no crescimento microbiano em água contaminada. O resíduo de abacaxi foi escolhido visto que o Brasil é um dos maiores produtores do mundo dessa fruta e no seu processo industrial cerca de 50% do seu peso é descartado, gerando uma enorme quantidade de lixo orgânico. Em relação à levedura, Rhodotorula mucilaginosa CRM 747, ela foi isolada do ambiente antártico e apresenta características desejáveis para produção da biomolécula, como crescimento e produção do metabólito em aproximadamente 24 horas, temperaturas de crescimento baixas (15 °C) e baixa exigência quanto ao meio de cultivo. Os resultados da otimização do meio de cultura mostraram que a levedura Rhodotorula mucilaginosa CRM 747 é capaz de produzir o biossurfactante utilizando o resíduo de abacaxi como fonte de carbono, além disso, ao realizar uma suplementação com o resíduo de abacaxi, após 10 horas de fermentação, a produtividade aumentou de 21,2 g.L-1 para 36 g.L-1 em 16 horas de fermentação. A biomolécula extraída também apresentou estabilidade em uma ampla faixa de pH (2 a 10) , temperatura (-70 a 100 °C) e salinidade (5 a 100 g.L-1), o que torna possível a sua aplicação em atividades biotecnológicas que apresentem alterações dessas variáveis. A emulsão formada pela água e óleo mineral, com a adição do biossurfactante permaneceu inalterada ao longo de 30 dias de experimento. Entre as seis metodologias de extração da biomolécula testadas a que utiliza acetona fria como solvente foi a que obteve melhor resultado, com extração de 27 g.L-1. Na análise do crescimento microbiano em água contaminada, a presença do biossurfactante foi imprescindível para o crescimento do microrganismo, sendo viável sua aplicação na biorremediação. Portanto, evidencia a necessidade do prosseguimento com os estudos da produção de biossurfactante pela levedura, uma vez que se confirmou o elevado potencial biotecnológico da biomolécula e a vantagem na utilização da levedura, pois esta possui uma alta produtividade utilizando resíduo agroindustrial como fonte de carbono

Abstract: Biosurfactants are obtained from the metabolism of microorganisms. These natural molecules have little or no toxicity, are biodegradable, and are stable under extreme conditions. They can be used in different industrial sectors, including bioremediation, due to the different properties...

Abstract: Biosurfactants are obtained from the metabolism of microorganisms. These natural molecules have little or no toxicity, are biodegradable, and are stable under extreme conditions. They can be used in different industrial sectors, including bioremediation, due to the different properties they have. Despite the various advantages, the biosurfactants are still unable to compete economically in the market because of their cost of production on an industrial scale being very high when compared to chemical surfactants. To solve these problems different strategies are used, such as search for new microorganisms that produce biosurfactants, use of cheap raw material, optimization of the culture medium and of the conditions of cultivation and study and development of techniques for the extraction and purification of the biomolecule. Then, the present work consists of the optimization of the culture medium using pineapple residue as a carbon source to produce biosurfactant by the yeast Rhodotorula mucilaginosa CRM 747. In addition, had of the objective to define the best extraction methodology of the biomolecule, evaluate the biomolecule stability at different temperatures, pHs and saline concentrations and analyze the influence of the biosurfactant on microbial growth in contaminated water. Brazil is one of the world's largest producers of the pineapples and in its industrial process about 50% of its weight is discarded, generating an enormous amount of organic waste. The yeast, Rhodotorula mucilaginosa CRM 747, was isolated from the Antarctic and has desirable characteristics for the production of the biomolecule, such as growth and production of the metabolite in approximately 24 hours, low growth temperatures (15 ° C) and is not demanding as to the medium of culture. The results of the optimization of the culture medium showed that the yeast Rhootorula mucilaginosa CRM 747 is capable to produce the biosurfactant using pineapple residue as a carbon source, in addition, when performing a supplementation with the pineapple residue, after 10 hours of fermentation, the productivity increased from 21.2 gL-1 to 36 gL-1 in 16 hours of fermentation. The extracted biomolecule also showed stability over a wide range of pH (2 to 10), temperature (-70 to 100 ° C) and salinity (5 to 100 gL-1), which makes it possible to be applied in biotechnological activities that present changes in these variables. The emulsion formed by water and mineral oil, with the addition of the biosurfactant, remained unchanged over 30 days of the experiment. Among the six extraction methodologies of the biomolecule tested, the one that uses cold acetone as solvent was the one that obtained the best result, with extraction of 27 g.L-1. In the analysis of microbial growth in contaminated water, the presence of the biosurfactant was essential for the growth of the microorganism, and its application in bioremediation is viable. Therefore, it evidences the need to continue with the studies of the production of biosurfactant by yeast Rhootorula mucilaginosa CRM 747, because of the high biotechnological potential of biomolecule and the advantages in the use of yeast, this present high productivity using agro-industrial waste as a carbon source

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