Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/11624/1514
Autor(es): Moraes, Leonardo Bastos
Título: Avaliação da utilização de resíduo agroindustrial oriundo da produção de biodiesel de semente de tabaco para a obtenção de polihidroxialcanoatos (PHA).
Data do documento: 2017
Resumo: Os resíduos de forma geral podem ser considerados um dos problemas mais graves enfrentados hoje, com danos que vão além da esfera ambiental. Os atuais métodos de produção buscam cada vez mais alternativas que possam minimizar a geração de resíduos, ou então, tecnologias que possibilitem o retorno dos resíduos a cadeia produtiva. Nesse contexto, uma das alternativas que vem sendo investigada é a substituição de plásticos convencionais por biopolímeros. Os biopolímeros tem origem biológica e utilizam fontes renováveis e sustentáveis de matéria prima, incluindo resíduos de outros processos agroindustriais. Este trabalho teve como objeto de pesquisa o emprego de um resíduo, oriundo da produção de biodiesel, como substrato de baixo custo para a obtenção do biopolímero Polihidroxibutirato (PHA). O resíduo, torta de sementes de tabaco, passou por etapa de pré-tratamento, consistindo em uma hidrólise ácida com Ácido Sulfúrico 5% (v/v), neutralização com Hidróxido de Potássio até pH=7, sendo incorporado em um meio de cultivo. A bactéria utilizada passou por etapas de isolamento, caracterização e identificação molecular. Ensaios de acúmulo de PHA foram realizados com diferentes condições de tempo de inóculo, formulação de meio e estratégia de cultivo, de forma a otimizar a obtenção do polímero. Utilizou-se glicose nos experimentos controle para comparação do acúmulo de PHA. Foram utilizadas Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Ressonância Magnética Nuclear (RMN) para analisar a presença e estrutura do polímero. O substrato utilizado foi analisado através de Cromatografia Líquida de Alta Performance (HPLC) e análise centesimal. O resíduo analisado apresentou composição (%) de 4,51±0,56 para cinzas, 31,94±4,87 para proteínas, 27,05±5,30 para lipídeos e 36,48±9,04 para carboidratos, na análise centesimal. O hidrolisado obtido do pré-tratamento apresentou glicose, arabinose e xilose em sua composição. Verificou-se a presença de resíduo lipídico no hidrolisado, que foi utilizado pela bactéria nos ensaios. A bactéria isolada, denominada E10, foi identificada como sendo uma cepa de Bacillus pumilus, havendo crescimento satisfatório no meio de cultivo utilizado. A melhor condição de cultivo, evidenciada pelo acúmulo de PHA no interior das células, foi definida em 28ºC, cultivado em incubador orbital a 150 revoluções por minuto, por um tempo de 40 horas. Ocorreu a formação de polímero nos cultivos, sendo este extraído, purificado e analisado. Os dados obtidos da análise do polímero apontam para um copolímero formado por Polihidroxibutirato-co-hidroxivalerato (P (3-HB-co-HV). Os cultivos realizados em glicose (controle positivo) formaram apenas P (3-HB). Através da metodologia utilizada e da interpretação dos dados dos experimentos de cultivo, acredita-se que o hidrolisado de torta de sementes de tabaco tem potencial de aplicabilidade para obtenção de PHA. A bactéria B. pumilus E10 se mostrou um bom acumulador de PHA. Sugere-se futuramente a análise da composição lipídica e proteica do hidrolisado, o teste com cepas de outras bactérias padrão, a cinética do acúmulo de PHA e a quantificação da produção de polímero.
Resumo em outro idioma: Waste in general can be considered one of the most serious problems faced today, with damages that go beyond the environmental sphere. Current production methods increasingly seek alternatives that can minimize the generation of waste, or technologies that allow the return of waste to the production chain. In this context, one of the alternatives that has been investigated is the substitution of conventional plastics for biopolymers. Biopolymers are biologically based and use renewable and sustainable sources of raw material, including waste from other agro-industrial processes. The objective of this work was the use of a residue from the production of biodiesel as a low cost substrate for obtaining the biopolymer Polyhydroxybutyrate (PHA). The residue, tobacco seed cake, underwent a pre-treatment stage, consisting of an acid hydrolysis with 5% Sulfuric Acid (v / v), neutralization with Potassium Hydroxide up to pH = 7, being incorporated in a culture medium . The bacterium used was characterized by isolation, characterization and molecular identification. Assays of PHA accumulation were performed with different inoculum time conditions, media formulation and culture strategy, in order to optimize the polymer obtaining. Glucose was used in the control experiments to compare PHA accumulation. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) were used to analyze the presence and structure of the polymer. The substrate used was analyzed by High Performance Liquid Chromatography (HPLC) and centesimal analysis. The analyzed residue presented composition (%) of 4.51 ± 0.56 for ashes, 31.94 ± 4.87 for proteins, 27.05 ± 5.30 for lipids and 36.48 ± 9.04 for carbohydrates, in Centesimal analysis. The hydrolyzed obtained from the pretreatment showed glucose, arabinose and xylose in its composition. The presence of lipid residue in the hydrolyzed, which was used by the bacteria in the assays, was verified. The isolated bacteria, called E10, was identified as a Bacillus pumilus strain, with satisfactory growth in the culture medium used. The best cultivation condition, evidenced by the accumulation of PHA inside the cells, was defined at 28ºC, grown in an orbital incubator at 150 revolutions per minute, for a time of 40 hours. Polymer formation occurred in the cultures, which was extracted, purified and analyzed. The data obtained from the analysis of the polymer point to a copolymer formed by Polyhydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate (P (3-HB-co-HV).) Glucose cultures (positive control) formed only P (3-HB). The methodology used and the interpretation of the data of the cultivation experiments, it is believed that the tobacco seed cake hydrolyzate has potential of applicability to obtain PHA B. pumilus E10 bacterium proved to be a good accumulator of PHA. In the future the analysis of the lipid and protein composition of the hydrolyzate, the test with strains of other standard bacteria, the kinetics of the accumulation of PHA and the quantification of the polymer production.
Nota: Inclui bibliografia.
Instituição: Universidade de Santa Cruz do Sul
Curso/Programa: Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental
Tipo de obra: Dissertação de Mestrado
Assunto: Biopolímeros
Biotecnologia
Reaproveitamento (Sobras, refugos, etc.)
Fumo - Reaproveitamento
Orientador(es): Muller, Maria Viviane Gomes
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental – Mestrado e Doutorado

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