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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Estudos para obtenção de pigmentos vermelhos e azuis de Fusarium oxysporum com potencial aplicação em alimentos : Studies for obtaining red and blue pigments from Fusarium oxysporum with potential food application
Title Alternative: Studies for obtaining red and blue pigments from Fusarium oxysporum with potential food application
Author: Santos, Marcela Colombo dos
Advisor: Bicas, Juliano Lemos, 1982-
Abstract: Resumo: A possibilidade de utilizar pigmentos fúngicos de grau alimentício acelerou as pesquisas para explorar os micro-organismos como fontes biotecnológicas de corantes. Neste contexto, a investigação da molécula de bicaverina se revelou interessante por se tratar de um pigmento proveniente de fungo de fácil cultivo, de exigências nutricionais simples e de crescimento rápido. Ademais, a biomassa originalmente vermelha modifica sua cor após tratamento térmico para azul, cor esta rara na natureza, mas de grande interesse industrial. O presente trabalho descreve a otimização da produção de bicaverina por Fusarium oxysporum CCT7620 em fermentação submersa com o emprego de um meio de cultura simples formulado a base de arroz triturado e água. Além disso, também foram investigados efeitos de toxicidade aguda da biomassa azul (BA) e do extrato vermelho contendo bicaverina (EV) em camundongos fêmeas Swiss. Um trabalho preliminar também descreveu como a técnica de contagem de colônias em placa de Petri após diluição seriada pode ser utilizada para monitorar o crescimento microbiano em uma fermentação em batelada, com nível de erro semelhante ao tradicional método de massa seca. Tal fato pode ser bastante útil para fermentações em meios com material particulado, como o processo de produção de bicaverina por F. oxysporum CCT7620 em caldo de arroz empregado no presente estudo. Para identificar as condições ideias da produção do pigmento foram estudadas as variáveis de pH (2,5 a 4,5 e sem controle), temperatura (21 a 35°C), agitação (71 a 289 rpm) e concentração de substrato (arroz) no meio de cultura em Erlenmeyer (16,4 a 83,6 g/L). Os resultados indicaram um efeito negativo do controle de pH e da concentração do substrato sobre a rentabilidade do corante, ao passo que a agitação se mostrou positiva. A variação da temperatura na faixa de 21,1-29,1°C não acarretou em mudanças maiores do que 10% na concentração do pigmento, indicando a robustez do bioprocesso quanto a esse parâmetro. As condições ideais observadas em Erlenmeyer, como pH (sem controle), temperatura (28°C) e concentração de substrato (20 g/L), foram reproduzidas em biorreator. A otimização em biorreator incluiu as variáveis agitação e aeração, as quais foram correlacionadas com o coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa) e tensão de cisalhamento. Os resultados mostraram que a produção máxima de bicaverina (aproximadamente 300 mg/L) foi atingida após 48 horas de fermentação, com valores de kLa e tensão de cisalhamento de aproximadamente 20 h -1 e 17 N/m2, respectivamente. Em relação a toxicidade, a BA e o EV apresentaram baixa toxicidade aguda, uma vez que a dose letal mediana (LD50) foi descrita como maior que 5000mg/kg pc. Embora conhecimentos mais detalhados sobre a toxicidade da molécula seja indispensável, os resultados revelam que a produção em larga escala de pigmentos de Fusarium é possível e que sua baixa toxicidade encoraja novos estudos para comprovar sua possibilidade de aplicações industriais.

Abstract: The possibility of using food grade fungal pigments has accelerated research to explore microbial cells as biotechnological dye producers. In this context, the investigation of the bikaverin molecule was interesting because it is a pigment from easily cultivated fungus, with simple and fast growing nutritional requirements. In addition, the originally red molecule changes its color to blue after heat treatment, offering a rare hue and of great industrial interest. The present work describes the optimization of bikaverin production by Fusarium oxysporum CCT7620 in submerged fermentation using a simple culture medium formulated with ground rice and water. Moreover, acute toxicity effects of blue biomass and bikaverin extract on Swiss female mice were also investigated. To model the ideal pigment production conditions, the variables pH (2.5 to 4.5 and without control), temperature (21 to 35°C), agitation (71 to 289 rpm) and substrate concentration (rice) were studied in Erlenmeyer culture medium (16.4 to 83.6 g/L). The results indicated a negative effect of pH control and substrate concentration on dye profitability, while agitation was positive. The temperature variation in the range of 21.1-29.1°C did not result in changes greater than 10% in pigment concentration, indicating the robustness of the bioprocess regarding this parameter. The ideal conditions observed in Erlenmeyer, such as pH (without control), temperature (28°C) and substrate concentration (20 g/L), were reproduced in bioreactor. Optimization in bioreactor included the agitation and aeration variables which were correlated with the volumetric oxygen transfer coefficient (kLa) and shear stress. The results showed that the maximum bikaverin production (close to 300 mg/L) was reached after 48 hours of fermentation, with a kLa and shear stress values of approximately 20 h-1 and 17 N/m2, respectively. Regarding toxicity, blue biomass and red bikaverin extract did not induce the animals to die nor did they manifest adverse effects at doses of 300 to 5000 mg/kg. Although more detailed knowledge about the toxicity of the molecule is indispensable, the results we obtained reveal that its large-scale production is possible and that its low toxicity supports industrial applications.
Subject: Bicaverina
Pigmentos
Otimização
Language: Multilíngua
Editor: [s.n.]
Citation: SANTOS, Marcela Colombo dos. Estudos para obtenção de pigmentos vermelhos e azuis de Fusarium oxysporum com potencial aplicação em alimentos : Studies for obtaining red and blue pigments from Fusarium oxysporum with potential food application . 2020. 1 recurso online ( 157 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos, Campinas, SP.
Date Issue: 2020
Appears in Collections:FEA - Tese e Dissertação

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