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Título: Estudo da produção de pectinase por fermentação em estado sólido utilizando pedúnculo de caju como substrato
Título(s) alternativo(s): Pectinases production by solid-state fermentation using cashew apple as substrate
Autor(es): Santos, Sharline Florentino de Melo
Palavras-chave: Processo biotecnológico;Fermentação estado sólido;Pedúnculo de caju;Pectinases;Poligalacturonase;Aspergillus niger;Process;Solid-state fermentation;Cashew apple;Pectinases;Polygalacturonase;Aspergillus niger
Data do documento: 20-Dez-2007
Editor: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citação: SANTOS, Sharline Florentino de Melo. Pectinases production by solid-state fermentation using cashew apple as substrate. 2007. 148 f. Tese (Doutorado em Pesquisa e Desenvolvimento de Tecnologias Regionais) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2007.
Resumo: Pectinolytic enzymes, or simply pectinases, are complex enzymes that degrade pectic polymers. They have many uses, such as fruit juice extraction and purification, textile fiber treatment and vegetal oil extraction. The aim of this work was to study the kinetics of pectinases production by solid-state fermentation, using dry cashew apple residue as substrate and the microorganism Aspergillus niger CCT 0916. The influence of the initial medium moisture and medium supplementation with a source of nitrogen and phosphorus was evaluated using the factorial experimental planning and response surface methodology. Ammonia sulphate and potassium phosphate were used as nitrogen and phosphorus source, respectively. The variables time of contact (T) and ratio volume solvent/fermented medium (RZ), in systems with and without agitation, were evaluated in order to study the best extraction condition of the produced enzyme. Washed and unwashed cashew apple residues were tested as the growth medium. The unwashed residue was obtained by drying the residue after the extraction of the juice, while the washed residue was obtained by water washing 5 times using the proportion of 1 kg pulp/2 liters of water. Samples were taken every 12 hours for moisture content, pH, protein, reducing sugars, polygalacturonase activity (PG) and viscosity reduction. The physical-chemical composition of the residues had different sugar and pectin levels. For the unwashed residue, the peak activity was reached with 40% of initial moisture content, 1% of nitrogen supplementation without phosphorus addition after 30 hours of process. These conditions led to 16 U/g of PG activity and 82% of viscosity reduction. The calculated models reached similar values to the experimental ones in the same process conditions: 15.55 U/g of PG and 79.57% of viscosity eduction. Similarly, the greatest enzyme production for washed residue was reached with 40% initial moisture content, 1% nitrogen supplementation without phosphorus addition after 22 hours of cultivation. In this condition it was obtained polygalacturonase activity of 9.84 U/g and viscosity reduction of 81.36%. These values are close to experimental values that were of 10.1 U/g and 81%, respectively. The conditions that led to the best PG activity results was the agitated one and the best extraction condition was obtained with 100 minutes of solvent/medium contact and RZ of 5 (mL/g)
metadata.dc.description.resumo: As enzimas pectinolíticas ou pectinases formam um grupo heterogêneo de enzimas que hidrolisam as substâncias pécticas, são usadas na extração de suco de fruta e sua clarificação, tratamento de fibra têxtil e extração de óleo vegetal. O objetivo deste trabalho foi o estudo da produção de pectinases (cinética fermentativa) através da fermentação em estado sólido, usando como substrato o pedúnculo de caju seco e como agente da fermentação o microrganismo Aspergillus niger CCT 0916. Utilizando a metodologia do planejamento experimental fatorial e análise de superfície de resposta estudou-se a influência da umidade inicial do meio, suplementação do meio com fonte de nitrogênio e fonte de fósforo. Como fonte de nitrogênio foi utilizado o sulfato de amônia e como fonte de fósforo o fosfato de potássio monobásico. Estudou-se, também, a melhor condição de extração da enzima produzida do meio de fermentação. Neste caso, foram estudadas as variáveis: razão volume de solvente/gramas de meio fermentado e tempo de contato entre as fases, utilizando-se dois sistemas de extração com e sem agitação. Como meio de cultivo foram utilizados dois resíduos do pedúnculo de caju: resíduo sem lavar e resíduo lavado. Estes resíduos diferem devido ao tratamento dado antes da secagem. O sem lavar foi obtido secando o resíduo após a extração do suco, enquanto que o lavado, foi obtido lavando-se com água, cinco vezes, após a extração do suco, na proporção 1 kg de bagaço para 2 litros de água. A caracterização físico-química dos resíduos mostrou composições diferentes, principalmente em relação aos teores de açúcares redutores e pectina. Durante o cultivo foram analisados, em intervalos de aproximadamente 12 horas, umidade do meio, pH, teor de proteína, açúcares redutores, atividade da poligalacturonase (PG) e o percentual de redução de viscosidade. Para o resíduo sem lavar o pico de atividade foi com 40% de umidade e 1% de nitrogênio, sem adição de fósforo, com 30 horas de cultivo sendo 16 U/g de atividade de PG e 82% de redução de viscosidade. As equações empíricas obtidas fornecem valores bem próximos aos experimentais nas mesmas condições de processo, 15,55 U/g de PG e 79,57% de redução de viscosidade para o resíduo sem lavar. Assim como para o resíduo sem lavar, para o resíduo lavado os picos de produção da enzima ocorreram para as mesmas condições de processo: umidade de 40%, nitrogênio de 1%, sem adição de fósforo, com 22 horas de cultivo. Nesta condição, obteve-se atividade da poligalacturonase de 9,84 U/g e percentual de redução de viscosidade de 81,36%. Estes valores estão bem próximos aos valores experimentais que foram de 10,1 U/g de PG e 81%, respectivamente. Na extração da PG o sistema que apresentou os melhores resultados de atividade foi o operado com agitação e a melhor condição de extração foi com o tempo de contato solvente com o meio de fermentação de 100 minutos e a razão volume de solvente com o meio fermentado 5 (mL/g)
URI: http://repositorio.ufrn.br:8080/jspui/handle/123456789/15876
Aparece nas coleções:PPGEQ - Doutorado em Engenharia Química

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