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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.97.2017.tde-20112017-130445
Document
Author
Full name
Rafael Rodrigues Philippini
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Lorena, 2017
Supervisor
Committee
Silva, Silvio Silverio da (President)
Forte, Marcus Bruno Soares
Lacerda, Talita Martins
Santos, Júlio César dos
Silveira, Wendel Batista da
Title in Portuguese
Produção de exopolissacarídeo lasiodiplodana a partir de hidrolisados de subprodutos agrícolas
Keywords in Portuguese
Farelo de arroz
Farelo de milho
Hidrolisados de resíduos agrícolas
Lasiodiplodana
Lasiodiplodia theobromae
Abstract in Portuguese
A utilização de resíduos da agroindústria na produção de biomoléculas de interesse industrial agrega valor ao produto, por não utilizar meios sintéticos, reduzindo custos totais de produção e promovendo o desenvolvimento de tecnologias mais limpas e sustentáveis. Os exopolissacarídeos, ou simplesmente EPS são polímeros naturais, excretados por algumas espécies de bactérias e fungos. Possuem grande interesse no setor industrial, dado a versatilidade da biomolécula na utilização nas áreas médica, farmacêutica e química apresentando potencial de geração de diversos produtos. O presente trabalho teve como objetivo estudar a obtenção do exopolissacarídeo lasiodiplodana utilizando hidrolisados obtidos a partir de subprodutos agrícolas pelo fungo Lasiodiplodia theobromae. Foram realizados Delineamentos Compostos Centrais Rotacionais (DCCR) 22 com três repetições nos pontos centrais para avaliação de condições ótimas de produção de hidrolisados de farelos de arroz e milho com concentrações estimáveis de açúcares totais, açúcares redutores e proteínas totais. Os hidrolisados obtidos foram utilizados em ensaios fermentativos para obtenção da lasiodiplodana em meio de cultivo (LAS-M) e aderida à biomassa celular (LASC), bem como produção de células. Para elaboração dos ensaios foram utilizados DCCR 23 e 22 em hidrolisados de farelos de arroz e milho, respectivamente. As variáveis escolhidas para o DCCR 23 foram pH, volume de meio em frasco e adição de sais suplementares, enquanto o DCCR 22 apresentaram como variáveis o estudo da agitação e temperatura. Os delineamentos estudados geraram diversos modelos significativos para a produção de hidrolisados e obtenção de frações de lasiodiplodana. As frações de LAS-M e LAS-C obtidas foram caracterizadas parcialmente quanto a seus conteúdos de carboidratos e proteínas, sendo também analisadas por espectroscopia de infravermelho (FTIR) e análises cristalográficas de Raios-X. Os hidrolisados de farelo de arroz apresentaram concentrações aproximadas para açúcares totais (40 g/L), açúcares redutores (10 g/L) e proteínas (14 g/L) enquanto o hidrolisado de farelo de milho apresentou 170, 70 e 14 g/L dos respectivos componentes. Os hidrolisados foram tratados e utilizados em ensaios fermentativos apresentando concentrações de LAS-M de 7,8 e 5,73 g/L, LAS-C 4,93 e 3,0 g/L e biomassa celular de 10,68 e 4,47 g/L respectivamente para hidrolisados de farelos de arroz e milho, apresentando consumo dos açúcares totais de 94 e 84%. As frações de lasiodiplodana LAS-M apresentaram em sua composição concentrações de açúcares redutores correspondentes a 83,62 e 92,16%, enquanto as frações LAS-C apresentaram 82,19 e 88,42% para os respectivos hidrolisados. As análises de FTIR e Raios-X demonstraram que os biopolímeros obtidos neste trabalho apresentaram estruturas semelhantes aos citados na literatura. Evidenciou-se que os hidrolisados utilizados nas condições estudadas proporcionaram condições adequadas para o fungo L. theobromae sintetizar o exopolissacarídeo lasiodiplodana.
Title in English
Production of lasiodiplodan exopolysaccharide from agricultural byproducts
Keywords in English
Agricultural residue hydrolysates
Corn bran
Lasiodiplodan
Lasiodiplodia theobromae
Rice bran
Abstract in English
The utilization of agro-industrial wastes for industrial-interest biomolecules production generates add-value products, reducing total production costs and promoting the development of cleaner and more sustainable technologies. Exopolysaccharides, or simply EPS are natural polymers, excreted by some species of bacteria and fungi. They present a great interest from industrial sector, given the versatility of the biomolecule and its use in medical, pharmaceutical and chemical sectors, generating a diversity of products. The present work had as objective to study the exopolysaccharide lasiodiplodan by fermentation of hydrolysates obtained from agricultural by-products from filamentous fungi Lasiodiplodia theobromae. Rotational Central Compound Designs (DCCR) 22 were performed for the evaluation of optimum conditions for the production of hydrolysates from rice and corn brans with estimated concentrations of total sugars, reducing sugars and total proteins. The optimized hydrolysates were used in fermentative assays for obtaining lasiodiplodan from culture medium (LAS-M) and cell biomass (LAS-C), as well as cell production. For the elaboration of the tests, DCCR 23 and 22 were performed using rice bran and corn bran hydrolysates, respectively. The chosen variables for the DCCR 23 were pH, medium volume in flask and addition of supplemental salts, while the DCCR 22 presented agitation and temperature as variables. The studied designs presented several significant models for the hydrolysates production and its lasiodiplodan fractions. Obtained fractions of LAS-M and LAS-C were partially characterized due to carbohydrate and protein contents, as well as X-ray crystallographic analysis and Fourier-Transform Infrared Spectroscopy - FTIR. Rice bran hydrolysates presented estimated concentrations for total sugars (40 g / L), reducing sugars (10 g / L) and proteins (14 g / L) while corn bran hydrolysates showed 170, 70 and 14 g / L respectively. Treated rice and corn bran hydrolysates used for fermentative assays presented respective concentrations for LAS-M (7.8 and 5.73 g/L), LAS-C (4.93 and 3.0 g/L) and cellular biomass (10.68 and 4.47 g/L) and total sugar consumption of 94 and 84%, respectively. The lasiodiplodan fractions LAS-M presented reducing sugars compositions of 83.62 and 92.16%, while LAS-C fractions presented 82.19 and 88.42% for rice and corn bran hydrolysates. FTIR and X-ray anlysis showed that the present obtained biopolymers presented similar structures to those mentioned in the literature. It was evidenced that the hydrolysates used under the studied conditions provided adequate conditions for L. theobromae to synthesize the exopolysaccharide lasiodiplodan.
 
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Publishing Date
2017-11-20
 
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