dc.contributor.advisor | Malvessi, Eloane | |
dc.contributor.author | Reginatto, Caroline | |
dc.contributor.other | Dillon, Aldo José Pinheiro | |
dc.contributor.other | Dettmer, Aline | |
dc.contributor.other | Brandelli, Adriano | |
dc.date.accessioned | 2023-02-02T15:05:18Z | |
dc.date.available | 2023-02-02T15:05:18Z | |
dc.date.issued | 2023-02-02 | |
dc.date.submitted | 2022-12-02 | |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ucs.br/11338/11534 | |
dc.description | As pectinases são enzimas que promovem a quebra de substâncias pécticas e ganham destaque entre as enzimas de aplicação industrial, principalmente em indústrias que processam materiais vegetais. A produção de pectinases por fungos filamentosos pode ser realizada em cultivo em estado sólido e é influenciada pela variação de parâmetros processo. Nesse sentido, as condições operacionais da produção de pectinases por Aspergillus niger LB-02-SF em cultivos em estado sólido foram avaliadas visando o aumento da produtividade enzimática e a definição de estratégias que facilitem a aplicação industrial dessa tecnologia. Primeiramente, a partir da condição de inoculação padrão, 7x107 esporos por 100 g de meio úmido (esporos/100gmu), foram testadadas diferentes tamanhos de inóculo de suspensão de esporos (7x104 a 7x108 esporos/100gmu), inóculo vegetativo sólido (50 e 100gmu) e líquido (5 e 10% v/m). Na segunda etapa, o volume de ocupação do biorreator de tambor rotativo foi avaliado frente à variação da massa de meio sólido (1100 e 1800gmu) e de tamanhos de partículas do suporte sólido (< 1,0 mm e 1,0 - 2,8mm). A partir da condição de agitação de 1rpm por 5min a cada 2h durante todo processo (padrão), foram avaliadas diferentes estratégias de agitação intermitente. Na terceira etapa do trabalho, subprodutos da produção industrial de sucos, secos e moídos, foram utilizados como indutores de pectinases em cultivos em frascos e em biorreator de tambor rotativo. Foram avaliados, em meios baseados em farelo de trigo e sais nutrientes, os bagaços de maçã, tangerina, laranja, uva branca e roxa em comparação ao meio padrão contendo pectina cítrica comercial. A partir dos resultados obtidos, foi observado que as variações de tamanho e tipo de inóculo exerceram forte influência sobre a cinética dos cultivos em frascos e em biorreator de tambor rotativo. Em comparação à inoculação padrão, em ensaios em biorreator de tambor rotativo, o uso de suspensão 7x104 esporos/100gmu, inóculo vegetativo sólido (100 gmu) ou líquido (10% v/m), proporcionaram o aumento da produtividade em pectinases de 48, 42 e 85%, respectivamente. Na segunda etapa do trabalho, foi observado que o emprego de partículas de farelo de trigo de maior tamanho aliado ao uso de maior massa de meio favoreceu a produção de pectinases, sendo atingido Pmax de 66,4 U por g de matéria seca (U/gms) em 96 horas de cultivo. Entre as estratégias de agitação testadas, a maior atividade enzimática (99,7 U/gms) foi obtida em 72 horas no cultivo com agitação padrão realizada apenas durante as primeiras 24 horas de cultivo. Neste caso, foi atingido o dobro de produtividade enzimática em comparação à condição padrão. Na avaliação dos subprodutos agroindustriais, a utilização de bagaço de maçã proporcionou a obtenção de maior atividade enzimática (59,5 U/gms) entre os bagaços testados nos ensaios frascos. Nos ensaios em biorreator, atividade de pectinases superior (83,4 U/gms) foi alcançada no ensaio com meio composto por bagaço de maçã, farelo de trigo e solução de sais nutriente em comparação ao valor obtido com o meio padrão (66,4U/gms). Esses resultados indicam a possibilidade de utilização bagaço de maçã para a produção de pectinases em cultivo em estado sólido. Nas etapas de avaliação desenvolvidas neste trabalho foram definidas estratégias que proporcionaram o aumento da atividade de pectinases e/ou da produtividade enzimática. Essas condições podem favorecer a aplicação desse processo em maior escala e reduzir os custos de obtenção dessas enzimas em cultivo em estado sólido. [resumo fornecido pelo autor] | pt_BR |
dc.description.abstract | Pectinases are enzymes that promote the deconstruction of pectic substances and stand out among the enzymes of industrial application, mainly in industries that process plant materials. The pectinases production by filamentous fungi can be conducted in solid-state cultivation. The enzymatic activity results are influenced by process parameters variations. In this context, the operational conditions of pectinases production by Aspergillus niger LB-02-SF in solid-state cultivations were evaluated to increase enzymatic productivity and define strategies that facilitate the industrial application of this technology. From the inoculation by spore suspension in the concentration of 7x107 spore/100 g of wet medium (gwm), which is standard inoculum condition, were evaluated: different sizes of spore suspension inoculum (7x104 a 7x108 spore/100gwm), solid vegetative inoculum (50 e 100gwm), and liquid (5 e 10% v/w). In the second stage, the rotating drum bioreactor occupation volume was evaluated against the variation of the mass of solid medium (1100 and 1800gwm) and particle sizes of the solid support (< 1.0 mm and 1.0 - 2.8 mm). From the agitation condition of 1rpm for 5min every two hours throughout the process (standard), different intermittent agitation strategies were evaluated. In the third stage of the work, by-products from the industrial production of juices, dried and ground, were used as pectinase inducers in cultivations in flasks and in a rotating drum bioreactor. In media based on wheat bran and nutrient salts, apple, tangerine, orange, white, and purple grape pomace were evaluated in comparison to the standard medium containing commercial citrus pectin. Variations in inoculum size and type influenced the kinetics of the flasks and rotary drum bioreactor cultivations. Compared to the standard inoculation, in rotating drum bioreactor cultivations, the use of a suspension of 7x104 spore/100gwm, solid (100 gwm) or liquid (10% v/w) vegetative inoculum, provided an increase in pectinase productivity of 48, 42 and 85%, respectively. In the second step, it was observed that the use of larger wheat bran particles (1.0-2.8 mm) combined with a larger mass of medium (1800 gwm) favored the production of pectinases, reaching a Pmax of 66.4 U/gdm (g of dry matter) in 96 hours of the process. Among the agitation strategies tested, the highest enzymatic activity, 99.7 U/gdm, was obtained at 72 hours in the cultivation with standard agitation performed only during the first 24 hours of the process. In this case, the enzyme productivity was twice that achieved compared to the standard condition. In the evaluation of agro-industrial by-products, the use of apple pomace provided the highest enzymatic activity (59.5 U/gdm) among the pomace tested in flasks tests. In the bioreactor cultivations, higher pectinase activity (83.4 U/gdm) was achieved with the medium composed of apple pomace, wheat bran, and nutrient salt solution compared to the value obtained with the standard medium (66.4U /gdm). These results indicate the possibility of using apple pomace for pectinase production in solid-state cultivation. In the evaluation stages developed in this work, strategies were defined that provided an increase in pectinase activity or enzymatic productivity. These conditions may favor the application of this process on a larger scale and reduce the costs of obtaining these enzymes in solid-state cultivation. [resumo fornecido pelo autor] | en |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES | pt_BR |
dc.language.iso | en | pt_BR |
dc.language.iso | pt | pt_BR |
dc.subject | Pectinase | pt_BR |
dc.subject | Aspergillus niger | pt_BR |
dc.subject | Enzimas | pt_BR |
dc.subject | Biotecnologia | pt_BR |
dc.subject | Pectins | en |
dc.subject | Aspergillus niger | en |
dc.subject | Enzymes | en |
dc.subject | Biotechnology | en |
dc.title | Condições operacionais para a produção de pectinases por Aspergillus niger LB-02-SF em cultivo em estado sólido | pt_BR |
dc.type | Tese | pt_BR |
mtd2-br.advisor.instituation | Universidade de Caxias do Sul | pt_BR |
mtd2-br.advisor.lattes | http://lattes.cnpq.br/8453694626995242 | pt_BR |
mtd2-br.author.lattes | Reginatto, Caroline | pt_BR |
mtd2-br.program.name | Doutorado em Biotecnologia | pt_BR |
mtd2-br.contributor.coorientador | Valduga, Eunice | |
mtd2-br.campus | Campus Universitário de Caxias do Sul | pt_BR |
local.data.embargo | 2023-02-01 | |