Efeito das melanoidinas sintéticas na produção de ácidos voláteis e álcoois por fermentação escura

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Comparato, Carolina Nemeth
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: biological wastewater treatment; comunidade microbiana; inhibition; inibição; melanoidinas; melanoidins; microbial community; tratamento biológico de efluentes
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-21062023-181204/

A fermentação é uma tecnologia em que vários gêneros de bactérias fermentativas, por exemplo, Clostridium e Enterobacter, podem utilizar carboidratos, proteínas e lípidos como fontes de carbono para produzir H2, CO2, ácidos orgânicos (AOs) e álcoois através da via acidogênica. A acidogênese é uma etapa importante no tratamento biológico de efluentes, pois permite a recuperação de AOs e álcoois, que podem ser utilizados como fonte de energia ou como matéria-prima para a produção de biocombustíveis e produtos químicos. No entanto, a presença de compostos como melanoidinas pode afetar negativamente esse processo. As melanoidinas são polímeros heterogêneos de alto peso molecular, coloração marrom, formados pela combinação de açúcares e aminoácidos a altas temperaturas. Atuam como inibidores da comunidade microbiana, tornando possível a alteração de rotas metabólicas ou ainda a inibição completa do processo de fermentação. O objetivo deste estudo foi, portanto, avaliar a influência das melanoidinas na acidogênese, utilizando melanoidinas sintetizadas a partir de glicose e glicina. A fermentação foi realizada em dez reatores, nomeados de R1 a R10, com variação de concentrações iniciais de glicose (3 a 10 g L-1) e melanoidinas (2 a 6 g L-1), em três fases e um reator controle (RC) no qual não houve adição de melanoidinas. Os resultados mostraram que a presença de melanoidinas teve um efeito negativo na acidogênese, com destaque para a redução na produção de ácido butírico e acético. No entanto, a produção de ácido lático (HLa) foi beneficiada, visto que a concentração de HLa em R4, por exemplo, foi de 920 mg L-1 na fase III do experimento, enquanto em RC HLa esteve ausente. O sequenciamento massivo do gene RNAr 16S dos reatores controle (RC), R4 e R8 revelou que houve alteração na comunidade microbiana presente nos experimentos, com um impacto mais significativo observado em reatores com maior concentração de melanoidina, evidenciado pela diminuição do índice de diversidade de Shannon-Wiener, de 1,62 em RC para 1,31 e 1,28 em R4 e R8, respectivamente. A presença de melanoidinas nos experimentos apontou significativa interferência na produção de AOs e álcoois e na proporção de espécies presentes na comunidade.