Otimização e avaliação multivariada na obtenção, purificação e caracterização de biossurfactante obtido por bioreação do Bacillus subtilis ATCC 9372 utilizando melaço de cana-de-açúcar

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Maroldi, Wédisley Volpato
• Orientador(a): Valderrama, Patrícia
• Banca de defesa: Valderrama, Patrícia, Maia, Luciana, Silva, Carla Porto da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso embargado
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Campo Mourao; Medianeira
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Tecnologia de Alimentos
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Hidrólise; Alimentos - Biotecnologia; Biomassa; Hydrolysis; Food - Biotechnology; Biomass
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3241

Ao longo dos anos e de inúmeras pesquisas na área biotecnológica os biossurfactantes começaram a ser sintetizados por uma gama de microrganismos que, atuando sobre uma fonte de carbono, e auxiliado por uma fonte de nitrogênio e minerais, produzem compostos com características superiores quando comparados aos surfactantes. O uso destes tem sido ampliado, porém o custo produtivo dos biossurfactantes ainda é alto quando comparado aos surfactantes sintéticos. Nesse sentido, pesquisas que contribuam para a melhoria do bioprocesso de produção dos biosurfactantes se fazem necessárias. Neste trabalho, as ferramentas quimiométricas de planejamento experimental multivariado foram de fundamental importância para acelerar e otimizar as condições experimentais. O planejamento Doehlert auxiliou na otimização do tipo do ácido e suas melhores condições experimentais para a hidrólise do melaço de cana-de-açúcar. Os resultados apontaram que o ácido sulfúrico 10% com um tempo de reação de 60 minutos proporciona um aumento na concentração de açúcares redutores. A etapa de clarificação do melaço hidrolisado (MH) foi otimizada através de planejamento fatorial 22. Os clareamentos utilizando subacetato de chumbo e ultrafiltração foram considerados na etapa de produção do biosurfactante. Ao longo do bioprocesso observou-se a formação crescente do biosurfactante e uma redução na quantidade de açúcares redutores disponíveis. Uma avaliação estatística mostrou diferença significativa no início do bioprocesso realizado a partir do MH clarificado com subacetato de chumbo e a partir do MH clarificado por ultrafiltração. Entretanto, a diferença não é estatisticamente significativa, no nível de 99%, ao final da bioreação. A PCA, aplicada com a fusão dos dados de espectroscopia NIR e resultados laboratoriais para biomassa, produto, proteína e açúcar redutor, ao longo da bioreação, permitiu explorar de forma mais objetiva o bioprocesso. Foi possível inferir sobre a formação de biosurfactante até o tempo de 108 horas de bioreação quando ocorre uma estabilização no bioprocesso. Além disso, até o tempo de 60 horas de bioreação as variáveis que apresentam maior influência no bioprocesso são o açúcar redutor e as absorções na região do NIR correspondente ao segundo overtone das ligações CH, CH2, CH3 e ArOH entre 1200 – 1400 nm e, ao primeiro overtone da ligação ArCH em torno de 1600 nm. Após 72 horas de bioprocesso as variáveis que mais influenciam a bioreação são a biomassa e o produto. Tais variáveis estão correlacionadas com as regiões do NIR entre 900 -1100 nm (absorção do terceiro overtone das ligações CH, CH2, CH3, ArOH, ROH, H2O, RNH2 e ArCH) e 1400 -1500 nm (absorções do segundo overtone das ligações CH, CH2, CH3, CONHR, ArOH, ROH, H2O, RNH2 e CONH2). O borbulhamento realizado em 3 etapas aumentou a concentração de produto e apresentou diferença estatística significativa, no nível de 95%, no teste de Tukey.