Corpo Discente - Egressos
Messe Elmer Torres da Silva
| Título | ESTUDO DA PRODUÇÃO DE BIOSSURFACTANTES POR FUNGOS ENDOFÍTICOS UTILIZANDO RESÍDUOS COMO SUBSTRATO . | ||||||||||||||||||||||||
| Data da Defesa | 10/07/2019 | ||||||||||||||||||||||||
| Download | Em sigilo | ||||||||||||||||||||||||
Banca
| |||||||||||||||||||||||||
| Palavras-Chaves | Biossurfactantes; Biorreator; Endófitos; Planejamento experimental; Resíduo de fritura. | ||||||||||||||||||||||||
| Resumo | Os biossurfactantes são moléculas anfifílicas que possuem a capacidade de interagir com diferentes líquidos, como misturas de água e óleo. Estas substâncias apresentam importância científica e industrial, devido suas diversas aplicações e por oferecerem vantagens em relação aos surfactantes sintéticos. Os biossurfactantes são produzidos por diferentes microrganismos, que podem utilizar fontes renováveis como substrato, contribuindo assim para a sustentabilidade do processo. No presente trabalho buscou-se definir as melhores condições de bioprocesso para a produção de biossurfactantes por fungos endofíticos isolados de duas espécies de plantas amazônicas (Piper hispidum e Myrcia guianensis), utilizando óleo de soja e resíduos (óleo de fritura e óleo lubrificante usado) como substratos. Inicialmente realizou-se uma triagem a fim de selecionar os fungos produtores de biossurfactantes e avaliar a melhor fonte de carbono e o tempo de cultivo. A produção de biossurfactantes foi avaliada por meio do índice de emulsificação (E24) e da tensão superficial (TS) do meio de cultivo. Na sequência, foi realizado um estudo para determinar a concentração da fonte de carbono selecionada, temperatura e pH de cultivo. Com esses resultados foi realizado um novo cultivo em maior escala (1 L de meio) para a extração dos biossurfactantes, seguida da determinação da concentração micelar crítica (CMC) e sua composição de lipídios, proteínas e carboidratos. O cultivo também foi realizado em biorreator de bancada (3,5 L de meio) com fornecimento de ar. A identificação molecular dos fungos foi realizada para aqueles que se apresentaram como os mais promissores na produção de moléculas tensoativas. Foram avaliados 40 fungos endofíticos, e destes, nove foram capazes de produzir biossurfactantes, sendo dois selecionados: um isolado de folha de P. hispidum (Ph I.12F), identificado como Trametes versicolor e um isolado do caule de M. guianensis (MgC 3.3.1), identificado como Talaromyces herodensis. Para ambos os fungos a melhor fonte de carbono para produção de biossurfactantes foi o resíduo de óleo de fritura. As melhores condições de cultivo em shaker para produção de biossurfactantes foram a fonte de carbono a 0,5 g/L e o pH 7,0, para os dois fungos. Para o T. versicolor (Ph I.12F), a melhor temperatura foi 28o C e o tempo de cultivo 8 dias, apresentando E24 de 35% e redução na TS do meio de cultivo de 56,9%. Para o T. herodensis (MgC 3.3.1), a temperatura que favoreceu a produção de biossurfactantes foi 32o C com 12 dias de cultivo, observando-se E24 de 28% e redução da TS de 47,9%. O maior rendimento da produção de biossurfactantes foi de 2,50 g/L, obtido com o fungo T. versicolor (Ph I.12F). Este isolado produziu o biossurfactante com a menor CMC (4,55 mg/mL), reduzindo a TS da água de 70,40 para 33,43 mN/m (52,5% de redução). No cultivo em biorreator, a produção de biossurfactantes ocorreu em 6 dias (metade do tempo obtido em shaker) utilizando o fungo T. herodensis (MgC 3.3.1), obtendo-se uma redução da TS de 69,4 para 33,00 mN/m (52,5% de redução). O biossurfactante produzido pelo fungo T. versicolor (Ph I.12F) possui 26,0% de lipídios; 22,3% de proteínas; e 6,20% de carboidratos. O biossurfactante produzido por T. herodensis (MgC 3.3.1) apresentou 33,7% de lipídios; 5,40% de proteínas; e 5,28% de carboidratos. Por meio da análise de infravermelho (FTIR) confirmou-se a presença dessas macromoléculas, o que sugere que os biossurfactantes produzidos sejam um complexo carboidrato – proteína – lipídio. Com base nos resultados obtidos, foi possível identificar endófitos de P. hispidum e M. guianensis produtores de biossurfactantes, selecionando as melhores condições de produção, a partir do aproveitamento do resíduo de óleo de fritura. | ||||||||||||||||||||||||
| Abstract | Biosurfactants are amphiphilic molecules that have the ability to interact with different liquids such as water and oil mixtures. These substances are of scientific and industrial importance, due to their various applications and because they offer advantages over synthetic surfactants. Biosurfactants are produced by different microorganisms, which can use renewable sources as substrate, thus contributing to the sustainability of the process. Therefore, this study sought to define the best bioprocess conditions for the production of biosurfactants by endophytic fungi isolated from two species of Amazonian plants (Piper hispidum and Myrcia guianensis), using soybean oil and residues (cooking oil residue and used lubricant oil) as substrates. To begin with, a screening was carried out in order to select biosurfactant-producing fungi and evaluate the best carbon source and cultivation time. The production of biosurfactants was evaluated by means of the emulsification index (E24) and the surface tension (ST) of the culture medium. Afterwards, a study was carried out to determine the selected carbon source concentration, temperature and culture pH. With these results, a new culture was carried out on a larger scale (1 L of medium) in order to perform the biosurfactant extraction, to determine its critical micellar concentration (CMC) and its composition of lipids, proteins and carbohydrates. Cultivation was also performed in bench-top bioreactor (3.5 L of medium) with air supply. The molecular identification of fungi was performed for the those which seemed promising for the production of tensoactive molecules. A total of 40 endophytic fungi were evaluated, nine of which were able to produce biosurfactants, of which two were selected: a leaf isolate of P. hispidum (PhI.12F), identified as Trametes versicolor and an isolate of the stem of M. guianensis (MgC 3.3.1), identified as Talaromyces herodensis. For both fungi, the best source of carbon for the production of biosurfactants was the cooking oil residue. The best conditions of shaker cultivation for the production of biosurfactants were the carbon source at 0.5 g / L and pH 7.0, for the two fungi. For T. versicolor (PhI.12F), the best temperature was 28 °C and the culture time was 8 days, with an E24 of 35%, and reduction in ST of the culture medium of 56.9%. For T. herodensis (MgC 3.3.1), the temperature which best favoured the production of biosurfactants was 32 oC and a duration of 12 days of cultivation, which led to an E24 of 28% and an ST reduction of 47.9%. The highest yield of biosurfactant production was 2.50 g / L, obtained from the fungus T. versicolor (Ph I.12F). This isolate produced tensoactive molecules with the lowest CMC (4.55 mg / mL), which reduced the ST of water from 70.4 to 33.43 mN/m (52.5% reduction). In the bioreactor cultivation, the biosurfactant production took 6 days (half of time), using the fungus T. herodensis (MgC 3.3.1), with which we obtained a ST reduction of 69.4 to 33.00 mN/m (52.5% reduction). The biosurfactant produced by the fungus T. versicolor (Ph I.12F) has 26.0% lipids; 22.3% protein; and 6.20% carbohydrates. The biosurfactant produced by T. herodensis (MgC 3.3.1) has 33.7% of lipids; 5.40% protein; and 5.28% carbohydrates. The presence of these molecules was confirmed by IR analysis (FTIR), which suggest that the biosurfactants produced are a complex of carbohydrate - protein - lipid. Based on the results obtained, it was possible to identify endophytes of P. hispidum and M. guianensis as producers of biosurfactants, and select the best production conditions, while making use of the residue from cooking oil. | ||||||||||||||||||||||||
Parceiros
