CASTELO BRANCO, L. S. Produção de carotenoides por linhagens do gênero Rhodotorula utilizando glicerol como fonte de carbono. 91 f. 2015. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-01-14T11:43:44Z
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Previous issue date: 2015-04-13 / The increased production of biodiesel has caused a sudden increase in the production of glycerol, creating an excess of this product on the market. Glycerol can be used as biotechnological processes carbon source, including the carotenoids production. The microbial carotenoids have been studied and its potential recognised over the years. The genus Rhodotorula is renowned for its ability to biossintetizar carotenoids, such as β-carotene, toruleno and torularhodin, in different proportions. This genus has been studied due to their potential for industrial production of carotenoids, once that offer advantages over other genres in terms of high growth rate and use of low cost substrates. In this context, the main objective of this work was to demonstrate the applicability of crude glycerol as a carbon source on production of carotenoids pigments for the genus Rhodotorula by submerged fermentation. The culture medium used in fermentation processes performed as follows in (g. L-1): glycerol: 20.0; yeast extract: 1.0; K2HPO4:1.0; (NH4) 2SO4:5.0 and 4.7 MgSO.H2O: 0.5. For both were prepared 100 mL of medium, inoculated with 0.1 g L-1 dry mass, and incubated at 30° C, 150 rpm for 24 hours in orbital shaker. Subsequently the fermented medium was transferred to a 2 L bottle containing 400 mL and incubated for 48 hours. The culture medium containing 500 mL was used to inoculate the fermentor, where growth continued for 240 hours under aeration rate of 1.0 vvm-1. The samples were taken at regular intervals of 24 hours for determination of biomass, glycerol, productivity, the chromaticity a* and carotenoids. After the preliminary tests of research, selected three strains of Rhodotorula genus (R. lactosa CCT 2057, R. glutinis URM 5724 e R. aurantiaca URM 5726) capable of producing biomass and synthesize carotenoids via glycerol. Testing of volumetric expansion of the fermentation medium with Rhodotorula mucilaginous CMIAT 164 and Rhodotorula aurantiaca 5726 URM compared the performance of raw glycerol and biomass production. In tests of 2 L Erlenmeyer flasks revealed the best performance of crude glycerol in the production of biomass rich in carotenoids, registering 6.2 ± 0.19 g.L-1 in Rhodotorula mucilaginous CMIAT 164 crops and biomass productivity of 0.069 ± 0.007 g.L-1.h-1 using crude glycerol as a carbon source. Inoculum test held in bioreactor, selected the times of 48 hours of fermentation (exponential phase) and 120 hours (stationary phase) for the two strains. In the fermentations conducted in 3 L bioreactors with Rhodotorula mucilaginous CMIAT 164 employing crude glycerol as carbon source, it was observed that the inoculation of the suspension from a 48 h culture propagation influenced higher biomass production values (6.35 ± 0.3 g L-1) and productivity (0.080 ± 0.004 g.L-1.h-1). The tests also revealed that the bioreactors in incubation temperature of 30 ºC and pH control in 6 were the best conditions for the synthesis of biomass and carotenoids. The cultures kept at 30 ºC registered biomass 6.5 ± 0.3 g.L-1 and 0.546 ± 0.02 mg.g-1 of carotenoids. Fermantations kept at pH 6 showed higher carotenoids production values (0.576 ± 0.02 mg.g-1). Increase in the concentration of the inoculum and the feeding strategies of bioreactor, under the conditions evaluated no impact considerably on increasing the production of biomass and carotenoid by R. mucilaginosa CMIAT 164 / O aumento da produção de biodiesel tem causado um aumento repentino na produção de glicerol residual, criando um excesso desse produto no mercado. O glicerol pode ser utilizado como fonte de carbono em processos biotecnológicos, incluindo a produção de carotenoides. Os carotenoides microbianos têm sido estudados e seu potencial reconhecido ao longo dos anos. O gênero Rhodotorula é conhecido por sua capacidade de biossintetizar carotenoides, tais como β-caroteno, toruleno e torularrodina, em diferentes proporções. Este gênero tem sido estudado devido a seu potencial para produção industrial de carotenoides, uma vez que oferecem vantagens sobre os outros gêneros em termos de taxa de crescimento elevada e uso de substratos de baixo custo. Neste contexto, o principal objetivo deste trabalho foi demonstrar a aplicabilidade do glicerol bruto como fonte de carbono na produção de pigmentos carotenoides por linhagens do gênero Rhodotorula através de fermentação submersa. O meio de cultura utilizado nos processos fermentativos apresentou a seguinte composição em (g.L-1): glicerol: 20,0; extrato de levedura: 1,0; K2HPO4: 1,0; (NH4)2SO4: 5,0 e MgSO4.7H2O: 0,5. Para tanto foram preparados 100 mL de meio, inoculados com 0,1 g.L-1 massa seca, e incubado a 30°C, 150 rpm por 24 h em agitador orbital. Posteriormente o meio fermentado foi transferido para um frasco de 2L contendo 400 mL de meio e incubado por 48 horas. O meio de cultura contendo 500 mL foi utilizado para inocular o fermentador, onde o crescimento prosseguiu por 240 horas a uma taxa de aeração de 1,0 vvm-1. As amostras foram retiradas em intervalos regulares de 24 horas para determinação de biomassa, glicerol, produtividade, cromaticidade a* e carotenoides. Após os testes preliminares da investigação, selecionaram-se três linhagens do gênero Rhodotorula (R. lactosa CCT 2057, R. glutinis URM 5724 e R. aurantiaca URM 5726) capazes de produzir biomassa e sintetizar carotenoides através do glicerol P.A como fonte de carbono. Ensaios de aumento volumétrico do meio de fermentação realizados com Rhodotorula mucilaginosa CMIAT 164 e Rhodotorula aurantiaca URM 5726 compararam o desempenho de glicerol bruto e P.A na produção de biomassa. Os testes em Erlenmeyers de 2 L revelaram o melhor desempenho de glicerol bruto na produção de biomassa rica em carotenoides, registrando-se 6,2 ± 0,1 g.L-1 nos cultivos com Rhodotorula mucilaginosa CMIAT 164 e produtividade em biomassa de 0,069 ± 0,007 g.L-1.h-1 utilizando glicerol bruto como fonte de carbono. No teste de inóculo realizado em biorreator, selecionaram-se os tempos de 48 horas de fermentação (fase exponencial) e 120 horas (fase estacionária) para as duas cepas. Nas fermentações realizadas em biorreatores de 3 L com Rhodotorula mucilaginosa CMIAT 164 empregando o glicerol bruto como fonte carbono, observou-se que a inoculação da suspensão proveniente de um cultivo de 48 h de propagação influenciou maiores valores de produção de biomassa (6,35 ± 0,3 g.L-1) e produtividade (0,080 ± 0,004 g.L-1h-1). Os testes em biorreatores também revelaram que a temperatura de incubação de 30 ºC e controle do pH em 6 foram as melhores condições para a síntese de biomassa e carotenoides. Os cultivos mantidos a 30 ºC registraram 6,5 ± 0,3 g.L-1 de biomassa e 0,546 ± 0,02 mg.g-1 de carotenoides. As fermentações mantidas em pH 6 apresentaram os maiores valores de produção de carotenoides (0,576 ± 0,02 mg.g-1). O aumento da concentração do inóculo e as estratégias de alimentação do biorreator, nas condições avaliadas, não impactaram consideravelmente no aumento da produção de biomassa e carotenoides por R. mucilaginosa CMIAT 164
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/14896 |
| Date | 13 April 2015 |
| Creators | Castelo Branco, Leise Soares |
| Contributors | Sousa, Kally Alves de, Pinto, Gustavo Adolfo Saavedra |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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