Produção de colorants naturais por Talaromyces amestolkiae para aplicação industrial

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Oliveira, Fernanda de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Talaromyces amestolkiae; colorantes naturais; bioprocesso; biorreatores
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/202312

Os colorantes naturais tornaram-se comercialmente importantes devido à menor toxicidade quando comparados aos colorantes sintéticos, à forte demanda dos consumidores por produtos mais naturais e à possível atividade biológica. Um dos requisitos cruciais para a introdução de colorantes naturais produzidos por microrganismos no mercado envolve a melhoria na produção, incluindo o desenvolvimento de cultivos reprodutíveis em biorreator. Diante disso, este trabalho objetivou produzir colorantes naturais por cultivo submerso de Talaromyces amestolkiae, em agitador rotativo e em biorreator tanque agitado em escala de bancada, e estudar a estabilidade desses compostos frente a diferentes valores de pH e presença de sais. Os estudos iniciais mostraram que em substituição às fontes complexas de nitrogênio (peptona de carne e extrato de carne), o glutamato monossódico (GMS) promoveu a produção de colorante vermelho solúvel sob baixo crescimento celular. Visando o aumento da produção, foram realizados ensaios em agitador rotativo avaliando diferentes variáveis (concentração de glicose, GMS, micronutrientes, pH e tamanho do inóculo). Verificou-se que o GMS e o pH desempenharam um papel importante na geração de condições de estresse, afetando o crescimento celular e a produção de colorantes, visto que a síntese de colorante parece ser desencadeada sob condições de estresse metabólico. Em condições ideais (gL-1): glicose (10), GMS (25), MgSO4 (0,012), FeSO4 (0,01), CaCl2 (0,015) e pH 5,0, um aumento de 30 vezes na produção em agitador rotativo foi alcançado, atingindo uma produção de colorante vermelho de 13,44 UA500nm. A suplementação do meio GMS-glicose com diversas fontes de amina também foi estudada, porém não teve efeito significativo na produção. Assim, a passagem do cultivo em agitador rotativo para o biorreator tanque agitado foi avaliada. Na primeira etapa dos cultivos em biorreator variou-se a composição do meio do inóculo e a vazão de ar. Em seguida, o tipo de impelidor foi avaliado empregando uma estratégia de controle de vazão de ar. O melhor resultado de produção de colorante vermelho (28,7 UA500nm) foi obtido sob aeração constante (4,0 Lmin-1) na frequência de agitação de 100 rpm pelos impelidores do tipo orelha de elefante, que representou um aumento de 2,05 vezes em relação às condições definidas em agitador rotativo. Nessa etapa foi verificado que a quantidade de biomassa inoculada, a morfologia do fungo, o tipo de impelidor empregado e o nível de oxigênio dissolvido são parâmetros fundamentais para que ocorra aumento na produção do colorante. O coeficiente de transferência de oxigênio volumétrico (kLa) do caldo de cultivo foi correlacionado com a morfologia celular, que variou de acordo com a geometria do impelidor e devido às condições de cisalhamento impostas às células do fungo. Paralelamente aos estudos de produção, avaliou-se a estabilidade dos colorantes vermelhos presentes no meio fermentado nos valores de pH entre 1,0 e 13 e na presença dos sais K3PO4 e MnSO4. Os colorantes vermelhos apresentaram estabilidade da cor na faixa de pH de 3,0 a 9,0 e não foram estáveis na presença dos sais K3PO4 e MnSO4. Ademais, os colorantes apresentaram instabilidade em termos de fluorescência após adição de ambos os sais. Esses resultados demonstram que a espécie T. amestolkiae tem grande potencial para produção de colorante em larga escala.