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Type: TESE
Title: Otimização da produção de alginato por Pseudomonas mendocina com planejamento fatorial
Author: Muller, Jose Miguel
Advisor: Alegre, Ranulfo Monte, 1951-
Abstract: Resumo: O alginato é um biopolímero que encontra aplicação em alimentos, como espessante ou estabilizante, na indústria têxtil e na área médica e farmacêutica. Todas as suas aplicações podem ser supridas pelo alginato produzido por microrganismos. Atualmente todo o alginato consumido no mundo é extraído de algas marinhas e sua crescente exploração coloca em risco o ecossistema marinho. O interesse de diversos grupos de pesquisa na produção deste biopolímero indica que será provavelmente uma das próximas gomas de origem microbiana a ser comercializada. Os aspectos estudados neste trabalho estão relacionados com a otimização da produção de alginato por Pseudomonas mendocina. Os experimentos foram ajustados às técnicas de planejamento experimental, envolvendo planos fatoriais e metodologia de superfície de resposta. Mereceram uma atenção mais detalhada o estudo da composição do meio de cultura para a produção de células e de biopolímero, a configuração do equipamento de fermentação e as condições de cultivo. Foram feitas medidas reológicas do meio de cultura e o biopolímero produzido foi caracterizado por espectroscopia de infravermelho e identificado como alginato parcialmente acetilado. A taxa de bioconversão de substrato em produto alcançou 61% nos experimentos de otimização do meio de cultura em frascos agitados. A composição do meio de cultura para produção de alginato nas condições otimizadas em frascos agitados foi (g/L): glicose (20,0), (NH4)2SO4 (0, 7), ácido cítrico (0,4), extrato de levedura (0,05), CaCl2 (0,15), MgCl2.6H2O (0,1), MnSO4.4H2O (0,86X10-3), ZnSO4.7H2O (0,2X10-3), CoS04.7H2O (0,28X10-3), CuSO4.5H2O (0,25X10-3), FeSO4.7H2O (3,6X10-3) e enzima proteolítica (0,1). Observou-se também que o meio de cultura apresentou características viscoelásticas. Devido a estas características reológicas do meio de cultura, foi necessário um estudo envolvendo a configuração do fermentador. Os melhores resultados foram obtidos utilizando-se um tubo de circulação e um agitador em parafuso. Nos experimentos realizados neste fermentador com o meio previamente otimizado, foram investigados os efeitos da agitação, da temperatura e aeração. As variáveis que mais influenciaram a produção do biopolímero foram a agitação e a temperatura. Um estudo mais detalhado, utilizando metodologia de superfície de resposta, foi realizado para temperaturas no intervalo de 25 a 31°C e agitação no intervalo de 500 a 620 rpm. Nas condições otimizadas, temperatura de 29,3 °C e agitação de 542 rpm, foram obtidos 8,95 g/l de alginato após 22 horas de fermentação, correspondendo a uma taxa de bioconversão de 44,75 %. Os resultados obtidos são de grande utilidade para futuros estudos que tenham por objetivo a produção industrial de alginato

Abstract: Alginate is a biopolymer used in food, as emulsifier and stabilizant, in textil industry and in the medical as well as pharmaceutical areas. Alginate applications can be replaced by alginate produced by microorganisms. Currently all alginate consumed over the world is extracted from marine algae. The increase of exploration jeopardizes the marine ecosystem. The interest of various research groups in the production of these biopolymer indicates that this will probably be the microbial gum to be commercialized in the near future. The aspects studied in the present work are related to the optimization of alginate production by Pseudomonas mendocina. The experiments were achieved with statistic methods of factorial planning and response surface methodology. Medium composition for cell and biopolymer production, equipment design and fermentation conditions earned more detailed attention. Rheological measurements of the culture medium were made and the sintetized biopolymer was characterized by infrared spectroscopy and identified as a partially acetylated alginate. Bioconversion rate of substrate to product reached 61 % in shake flasks experiments. The culture medium composition for alginate production in the optimized condictions in shaken flasks was (g/l): glucose (20,0), (NH4)2SO4 (0, 7), citric acid (0,4), yeast extract (0,05), CaCl2 (0,15), MgCl2.6H2O (0,1), MnSO4.4H2O (0,86X10-3), ZnSO4.7H2O (0,2X10-3), CoS04.7H2O (0,28X10-3), CuSO4.5H2O (0,25X10-3), FeSO4.7H2O (3,6X10-3) and proteolitic enzyme (0,1). The culture medium showed viscoelastic characteristics. Due to this characteristic of the culture medium, a study about fermentor design was made. Ideal configuration showed a mixer screw with draft tube. In the experiments achieved in this fermentor with previously optimized medium, the effects of agitation, temperature and aeration were investigated. Agitation and temperature showed the most important effects. A more detailed study with response surface methodology was done for temperature in the range of 25 to 31°C and agitation in the range of 500 to 620 rpm. In optimized conditions, temperature of 29,3 °C and agitation of 542 rpm, 8,95 g/l of alginate, equivalent to a bioconversion rate of 44,75 %, were obtained after 22 hours of fermentation. These results are of great utility for further studies which might be directed to industrial production of microbial alginate
Subject: Alginatos
Superficie de resposta - Metodologia
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 1997
Appears in Collections:FEA - Dissertação e Tese

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