Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/11624/2760
Autor(es): Roth, Joyce Cristina Gonçalvez
Título: Desenvolvimento de bioprocessos para a remediação do resíduo pó de tabaco por cultivo em fase submersa (Bacillus subtilis JB5) e cultivo em fase sólida (Pyconoporus sanguineus).
Data do documento: 2020
Resumo: O desenvolvimento dos bioprocessos permite o emprego de muitos micro-organismos para o tratamento e/ou remediação de uma grande variedade de resíduos industriais. Os fungos e as bactérias são apontados como principais agentes nesses processos que preconizam o tratamento e disposição final de resíduos e/ou o restabelecimento de áreas afetadas pela ação do homem. O resíduo pó de tabaco (RPT) apresenta-se como subproduto do processamento do tabaco e, portanto, regionalmente simboliza uma preocupação especialmente na disposição final. Assim, o objetivo desse trabalho foi utilizar o resíduo pó de tabaco no desenvolvimento de bioprocessos que permitam a sua valoração ambiental, através da produção de enzimas e redução de volume. A metodologia de trabalho deste estudo consiste em (i) mapeamento bibliométrico sobre os resíduos de biomassa lignocelulósica e seu principais empregos (ii) caracterização físicoquímica dos resíduos pó de tabaco e da farinha da casca de mandioca (FCM) (iii) screening, isolamento e avaliação do potencial de microrganismos no uso do substrato residual, (iv) condução de cultivos em fase submersa (CFSm) e em fase sólida (CFS); (v) otimização do processo fermentativo de produção de celulases, através da determinação da FPase e (vi) determinação percentual da redução do volume de substrato pela determinação do teor de ergosterol. As concentrações de metais presentes, valor de pH, proteínas, lipídeos e carboidratos diferem daquelas encontradas em outros trabalhos devido à natureza mista do RPT. Para a FCM, os valores encontrados assemelharam-se aos de outros trabalhos relatados pela literatura. Foram isoladas do resíduo pó de tabaco 6 diferentes colônias bacterianas (JB) e após a realização dos testes enzimáticos, foi selecionado o isolado que apresentou maior atividade de celulase, nomeado como JB5, e que foi identificado como Bacillus subtilis. A análise química do resíduo pó de tabaco demonstrou que este apresenta potencial para ser utilizado como substrato para a obtenção de enzimas a partir do cultivo de bactérias, no CFSm, e do fungo P. sanguineus, no CFS. A produção de celulases total (FPAse) foi avaliada através da foi otimizada através de um planejamento experimental cujas variáveis de temperatura, pH, concentração de resíduo, velocidade de agitação, concentração de NaCl e de surfactante foram avaliadas. A otimização dos processos promoveu o aumento nos índices da atividade FPase, entretanto quando ocorreu aumento de escala (em biorreator STR), os valores obtidos foram inferiores daqueles preditos pelo modelo. O CFS foi conduzido empregando-se uma cepa de Pycnoporus sanguineus, e a determinação do teor de ergosterol foi feita pela validação de uma nova metodologia a partir da cromatografia líquida de alta eficiência. As condições de produção de celulases microbianas otimizadas neste trabalho podem servir de orientação para investigações posteriores, permitindo que o emprego do RPT seja atrativo industrialmente, ao mesmo tempo em que permitirão servir de alternativa ambientalmente adequada para a sua remediação. O CFS além de garantir o cultivo do P. sanguineus, demonstrou que esse bioprocesso pode minimizar os impactos associados à atividade industrial.
Resumo em outro idioma: The development of bioprocesses allows the use of many microorganisms for the treatment or remediation of a wide variety of industrial waste. Fungi and bacteria are identified as the main agents in these processes that advocate the treatment and final disposal of waste and / or the restoration of areas affected by human action. The tobacco powder residue (TPR) is presented as a bioproduct of tobacco processing and, therefore, regionally symbolizes a concern especially in the final disposal. Thus, the objective this work was using the TPR as an alternative substrate for prospecting and growing enzymeproducing microorganisms could be characterized as an alternative for adding value and environmental remediation. The working methodology applied in this work consisted of (i) bibliometric mapping of lignocellulosic biomass residues and their main uses (ii) physical-chemical characterization of TPR, (iii) screening, isolation and evaluation of the potential of microorganisms in use the residual substrate, (iv) conduction of microbial cultivation in submerged fermentation (SmF) and solid phase (SSF); (v) optimization of the fermentation process of cellulases production, by determining the FPase and (vi) determining the ergosterol content in the residual substrate of the SSF. The concentrations of metals present, pH value, proteins, lipids and carbohydrates differ from those found in other studies due to the heterogeneous source of TPR. For FCM, the values found were similar to those of other studies reported in the literature. Six different bacterial colonies (JB) were isolated from the TPR and after performing the enzymatic tests, the isolate with the greatest cellulase activity was selected, named JB5, and which was identified as Bacillus subtilis. The chemical analysis of the TPR showed that it has the potential to be used as a substrate for obtaining enzymes from the cultivation of bacteria, in CFSm, and the fungus P. sanguineus, in CFS. The production of total cellulases (FPAse) was evaluated through was optimized through an experimental design whose variables of temperature, pH, residue concentration, agitation speed, concentration of NaCl and surfactant were evaluated. The optimization of the processes promoted an increase in the FPase activity indices, however when there was an increase in scale (in STR bioreactor), the values obtained were lower than those predicted by the model. The CFS was conducted using a strain of Pycnoporus sanguineus, and the determination of the ergosterol content was performed by validating a new methodology using high performance liquid chromatography. The conditions of production of microbial cellulases optimized in this work can serve as a guide for further investigations, allowing the use of RPT to be industrially attractive, while allowing it to serve as an environmentally adequate alternative for its remediation. Besides guaranteeing the cultivation of P. sanguineus, the CFS demonstrated that this bioprocess can minimize the impacts associated with industrial activity.
Nota: Inclui bibliografia.
Instituição: Universidade de Santa Cruz do Sul
Curso/Programa: Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental
Tipo de obra: Tese de Doutorado
Assunto: Engenharia bioquímica
Resíduos industriais
Fumo - Reaproveitamento
Micro-organismos biotecnológicos
Tecnologia ambiental
Orientador(es): Benitez, Lisianne Brittes
Coorientador(es): Hoeltz, Michele
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental – Mestrado e Doutorado

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