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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.97.2019.tde-25082021-102025
Document
Author
Full name
Itzcoatl Muñoz Jimenez
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Lorena, 2019
Supervisor
Committee
Silva, Silvio Silverio da (President)
Carvalho, Walter de
Oliveira, Ricardo Pinheiro de Souza
Vilela, Fernanda Maria Pinto
Title in Portuguese
Imobilização celular de Cutaneotrichosporon mucoides em gel de alginato de cálcio visando a produção de biossurfactante a partir de hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúca
Keywords in Portuguese
Cutaneotrichosporon mucoides
Alginato de cálcio
Bagaço de cana de açúcar
Biossurfactantes
Abstract in Portuguese
A biomassa lignocelulósica, devido a sua composição polimérica tem sido descrita nos últimos anos como uma importante fonte de açúcares como glicose e xilose, sendo uma matéria prima para a substituição de outras derivadas do petróleo ou fontes não renováveis. Trabalhos recentes apontam o potencial da utilização da biomassa na produção de diversos bioprodutos, tais como etanol, xilitol, biopolímeros e metano entre outros. Os biossurfactantes (BS) são metabólitos primários ou secundários que ao serem secretados, modificam a tensão superficial/interfacial de líquidos e emulsificam substratos insolúveis. No presente trabalho foi estudada a capacidade da levedura Cutaneotrichosporon mucoides na produção de BS utilizando um biorreator de leito fluidizado e a levedura imobilizada em gel de alginato de cálcio. Na primeira etapa, ensaios em frascos Erlenmeyer, foram realizados visando diminuir a concentração de extrato de levedura utilizado no meio de cultivo com o HHBCA. Posteriormente foram realizados os testes de produção de BS por células de C. mucoides imobilizadas em esferas de alginato de cálcio. Os resultados obtidos do experimento com células imobilizadas após 48 h de fermentação, 50 % da fonte de carbono foi consumida e um índice de emulsificação (IE24) de 36 % foi observado. Ao final das 96 h de fermentação observou-se um IE24 de 49% e um consumo de 100% da fonte de carbono (xilose). Na segunda etapa foram realizados ensaios em biorreator de bancada (reator de leito fluidizado) utilizando a levedura C. mucoides e algintato de cálcio como suporte celular, vizando á reutilização do pre-inóculo, facilitar os processos de downstream da bio-molécula e proteger a células dos possíveis compostos tóxicos presentes no HHBCA. Os resultados apontam que, efetivamente é possível produzir BS utilizando células de C. mucoides imobilizadas em esferas de alginato de cálcio. Assim mesmo, os resultados sugerem sistemas com baixa aeração e baixa concentração de fonte de carbono. Durante o processo fermentativo, não foi observada formação de espuma. Uma observação importante que aponta os biorreatores de leito fluidizado como alternativa promissora na produção deste bioproduto.
Title in English
Imobilização celular de Cutaneotrichosporon mucoides em gel de alginato de cálcio visando a produção de biossurfactante a partir de hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar em reator de leito fluidizado
Keywords in English
Cutaneotrichosporon mucoides
Biosurfactants
Calcium alginate
Sugar-cane bagasse
Abstract in English
Lignocellulosic biomass due to its polymer composition has been described in recent years as an important source of sugars such as glucose and xylose, being a raw material for the substitution of other derivatives of petroleum or nonrenewable sources. Recent works point out the potential of the use of biomass in the production of various bioproducts, such as ethanol, xylitol, biopolymers and methane among others. Biosurfactants (BS) are primary or secondary metabolites that upon secretion, modify the surface / interfacial tension of liquids and emulsify insoluble substrates. In the present work the capacity of the yeast Cutaneotrichosporon mucoides on BS production was studied using a fluidized bed bioreactor and the yeast immobilized in calcium alginate gel. In the first stage, tests in Erlenmeyer flasks were carried out aiming to decrease the concentration of yeast extract used in the culture medium with HHBCA. Subsequently, BS production tests were performed by C. mucoid cells immobilized on calcium alginate beads. The results obtained from the experiment with immobilized cells after 48 h of fermentation, 50% of the carbon source were consumed and an emulsification index (IE24) of 36% was observed. At the end of the 96 h of fermentation an IE24 of 49% and a consumption of 100% of the carbon source (xylose) was observed. In the second stage, the experiments were carried out in a bench reactor (fluidized bed reactor) using C. mucoides yeast and calcium alginate as cellular support, aiming at the reuse of the pre-inoculum, facilitating the downstream processes of the bio-molecule and protecting the cells of the possible toxic compounds present in HHBCA. The results indicate that it is indeed possible to produce BS using C. mucoid cells immobilized on calcium alginate beads. Likewise, the results suggest systems with low aeration and low concentration of carbon source. During the fermentation process, no foaming was observed. An important observation that points to fluidized bed bioreactors as a promising alternative in the production of this bioproduct.
 
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Publishing Date
2021-08-25
 
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