Estudo da produção de xilitol por Meyerozyma caribbica UFMG08 a partir da otimização do processo fermentativo utilizando resíduos agroindustriais
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Dissertação de mestrado
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Resumo
O xilitol é um adoçante natural, anticariostático, utilizado principalmente na indústria de alimentos e farmacêutica. O seu valor econômico aliado às diversas aplicações impulsionam pesquisas biotecnológicas para aumentar sua produção. Uma alternativa promissora é a produção por meio da fermentação da xilose presente em diversos resíduos agroindustriais utilizando leveduras. O objetivo do presente trabalho foi selecionar uma levedura com alto potencial para produção de xilitol e otimizar a produção em meio a base de hidrolisado hemicelulósico de torta de macaúba e extrato de levedura de cervejaria. A partir do banco de leveduras do Laboratório de Microbiologia Aplicada da UFMG foram testadas duas linhagens de M. caribbica e cinco de M. guillermondii, sendo selecionada a que apresentou melhores parâmetros fermentativos para a produção de xilitol, M. caribbica UFMG08. Foram realizados três etapas do processo de otimização: o Delineamento Fatorial Fracionado (DFF) para avaliar quais fatores (aeração, concentração de xilose, fonte de nitrogênio e concentração da fonte de nitrogênio) e seus níveis resultam em maiores valores dos parâmetros fermentativos para produção de xilitol e o Delinemaneto Composto Central Rotacionado (DCCR) para estabelecer o ponto ótimo de produção a partir de modelos matemáticos preditivos. O fator aeração e a interação de fatores como a aeração, a fonte de nitrogênio e a concentração da fonte de nitrogênio influenciraram os parâmetros fermentativos para produção de xilitol. Isoladamente, o tipo de fonte de nitrogênio (comercial ou oriunda de resíduo cervejeiro) não interferiu diretamente na produção de xilitol, podendo ser utilizada a que foi obtida a partir de resíduo industrial em detrimento da comecial sem alteração na produção. Com a otimização foi possível aumentar em 13% a produção de xilitol, alcançando 60,04g/l, eficiência de conversão de acúcares a xilitol de 0,79g/g e produtividade de 0,83g/l. Esse estudo abre perspectiva para a utilização biotecnológica de leveduras para o processo de produção de xilitol, bem como para a utilização de resíduos agroindustriais para formulação de meios de cultivo.
Abstract
Xylitol is a natural sweetener, anti cariostatic, used mainly in the food and pharmaceutical
industries. The economic value allied to various applications boost biotech research to
increase production. A viable alternative is the production by xylose fermentation present in
many industrial residues using yeasts. The aim of this work was to select a yeast with high
potential for xylitol production and optimize this production in culture medium formulated
with presscake hemicellulose hydrolyzate and brewer´s yeast extract. From Applied
Microbiology Laboratory of yeast bank UFMG seven strains were tested, and selected the one
with best fermentation parameters for xylitol production, Meyerozyma caribbica UFMG08.
Three optimization processes were conducted: Fractional Factorial (DFF) and the Response
Surface Methodology (RSM). The DFF to assess which factors (aeration, xylose
concentration, nitrogen source and concentration of the nitrogen source) and their levels result
or larger fermentation parameters for the xylitol production and the DCCR to establish an
optimum point to xylitol production from predictive mathematical models. The optimization
process showed that factors such as aeration and interaction of factors such as aeration, the
nitrogen source and concentration of the nitrogen source influence on productive parameters
for obtaining xylitol. Separately, the type of nitrogen source (commercial or resulting from
brewer residue) did not interfere in the xylitol production, may be used that obtained from
industrial waste without changes in production. From the optimization was increased by 13%
xylitol production, increasing 60,04g/l, sugars conversion efficiency xylitol 0,79g/g and
productivity 0.83g/l. This study opens up prospects for the biotechnological use of yeasts for
production of xylitol process and to the use of agro-industrial wastes for the formulation of
the culture medium.
Assunto
Microbiologia, Xilitol, Resíduos, Agroindústria, Fermentação
Palavras-chave
Xilitol, Xilose redutase, Meyerozyma caribbica UFMG08, Resíduos agroindustriais, Otimização