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Type: TESE
Title: Estudo do efeito do "stress" alcalino na produção de goma xantana
Title Alternative: Study of the effect of alkaline "stress" in production xanthan gum
Author: Luvielmo, Marcia de Mello
Advisor: Scamparini, Adilma Regina Pippa, 1952-
Abstract: Resumo: O presente estudo teve como objetivo fazer uma seleção de linhagens de X. campestris para a produção de goma xantana e verificar o efeito do processo de ¿stress¿ alcalino em diferentes condições de produção deste biopolímero, através da avaliação da produção de goma e da viscosidade aparente, que é um fator de elevada relevância para designar em quais processos e setores da indústria a goma xantana será aplicada. A pesquisa também teve como objetivo investigar as mudanças na estrutura da goma xantana causadas pelo ¿stress¿ alcalino, e as mudanças na ultraestrutura das células, assim como a disposição da goma em diferentes etapas da sua produção e em diferentes tempos de ¿stress¿ alcalino, a fim de contribuir com uma maior compreensão desse complexo processo. Foi selecionada a linhagem X. campestris pv. manihotis 280-95, como a de melhor desempenho em produção e qualidade, com uma produção de goma xantana de 10,8 g/L. A partir destes estudos, X. campestris pv. manihotis 280-95 passou a ser a bactéria utilizada para os estudos posteriores. O maior valor de produção de goma xantana foi atingido em ¿stress¿ alcalino com pH 12 (EA12), seguido do ¿stress¿ alcalino em pH 11 (EA11) e ¿stress¿ alcalino em pH 8 (EA08). Porém a qualidade da goma obtida após o processo de EA12 é menor se comparada à obtida sem o processo de ¿stress¿ alcalino. O hidróxido de sódio (NaOH) foi o álcali que apresentou melhor desempenho para o processo de ¿stress¿ alcalino. A produção de goma xantana (g.L-1) e as viscosidades aparentes das gomas não foram afetadas nos diferentes tempos de ¿stress¿ alcalino (EA12) testados nesse estudo (1h, 2h, 3h e 4h), na faixa de taxa de deformação testada (0 ¿ 60 s-1). A produção de goma xantana obtida da fermentação realizada em bioreator de 2 L utilizando X. campestris pv. manihotis 280-95 foi maior após o processo de ¿stress¿ alcalino por 24 horas (EA24h). Ao final de 72 horas de fermentação 9,43 g.L-1 de goma xantana foram obtidos e após 24 horas de ¿stress¿ alcalino, a produção foi 74,8% maior (16,48 g.L-1). No estudo das ultraestruturas (capítulo IV) foi possível visualizar cada passo dos processos e verificar que, mesmo no inóculo puro, observa-se também uma pequena produção de goma xantana próximo a algumas células. No final da fermentação (FF), observou-se o início de mudanças estruturais nas bactérias, como a vacuolização citoplasmática e a descontinuidade da membrana, podendo sugerir um início no processo de lise bacteriana. Após o ¿stress¿ alcalino (EA12-1h), foram observadas acentuadas diferenças estruturais nas células bacterianas. O conteúdo citoplasmático das bactérias tornou-se mais vacuolizado e verificou-se descontinuidade nas membranas das células bacterianas, indicando processo de lise bacteriana. A goma xantana que se apresentou agrupada em grumos, adquiriu uma conformação organizada em círculos concêntricos. Finalmente, pode ser mencionado que novos estudos com diferentes linhagens e condições de processo devem ser realizados procurando-se sempre melhores resultados de produção e qualidade desse biopolímero

Abstract: The present study had as objective to make a selection of strains of X. campestris for the production of xanthan gum and to verify the effect of the process of alkaline "stress" at different conditions of production of this biopolymer, through the evaluation of the gum production and of the apparent viscosity, which is a factor of high relevance, in order to allocate which processes and sections of the industry the xanthan gum will be applied in. The research also aimed to investigate changes in the structure of the xanthan gum caused by the alkaline "stress", changes in the ultrastructure of the cells, as well as the disposition of the gum at different stages of its production and at different times of alkaline "stress", so as to contribute with a better understanding of such compound process. The strain was selected X. campestris pv. manihotis 280-95, as better acting in production and quality, with a production of xanthan gum of 10,8 g.L-1 starting from these studies, X. campestris pv. manihotis 280-95 started to be the bacterium used for the subsequent studies. The largest value of production of gum xantana was reached in alkaline "stress" with pH 12 (EA12), followiedby the alkaline "stress" in pH 11 (EA11) and alkaline "stress" in pH 8 (EA08). However, the quality of the gum obtained after the process of EA12 is worse compared to what was obtained without the process of alkaline "stress." The hydroxide of sodium (NaOH) was the alkali that presented better results in obtaining the process of alkaline "stress." The production of xanthan gum (g.L-1) and the apparent viscosities of the gums were not affected in the different times of alkaline "stress" (EA12) tested in that study (1:00, 2:00, 3:00 and 4:00), at the shear rate range tested (0 - 60 s-1). The production of xanthan gum obtained from the fermentation accomplished in bioreactor of 2 L using X. campestris pv. manihotis 280-95 was larger after the process of alkaline "stress" within 24 hours (EA24h). At the end of 72 hours of fermentation 9,43 g.L-1 of xanthan gum were obtained and after 24 hours of alkaline "stress", the production was 74,8% larger (16,48 g.L-1). In the study of the ultrastructures (chapter IV) it was possible to observe each step of the processes and to verify that, even in the pure inoculum, it is also observed a small production of gum close to some cells. Atthe end of the fermentation (FF), the beginning of structural changes was observed in the bacteria, as the vacuum cytoplasm and the discontinuity of the membrane, could suggest a beginning in the process of bacterial lise. After the alkaline "stress" (EA12-1h), accentuated structural differences were observed in the bacterial cells. The content cytoplasm of the bacteria became more vacuuming and discontinuity was verified in the membranes of the bacterial cells, indicating process of bacterial lysis. The resulting xanthan gum presented in clots, acquired an organized conformationin concentric circles. Finally, it can be mentioned that new studies with different strains and process conditions should be accomplished being always sought better production results and quality of that biopolymer
Subject: Xanthomonas campestris
Otimização
Xantan - Produção
Viscosidade
Microscopia eletrônica - Técnica
Microscopia eletrônica de varredura
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2007
Appears in Collections:FEA - Dissertação e Tese

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