SOUSA, M. Bioconversão do glicerol para produção de biossurfactantes: aplicação no preparo de emulsões. 120 f. 2011. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-30T11:54:41Z
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Previous issue date: 2011-02-22 / Biosurfactants are amphipathic molecules, which possess in their chemical structure hydrophobic and hydrophilic segments, separated spatially, that favor the formation of emulsions and improve the availability of compounds to microbial cell. Given these characteristics, emulsifiers reduce surface tension at the interface of immiscible phases, thereby allowing them to blend in, forming an emulsion. Thus, this study was divided into six stages: the first stage aimed at studying the biosurfactant producers using glycerol, a co-product of biodiesel production from soybean oil, the commercial strain of Bacillus subtilis ATCC 6633, a known biosurfactant-producing was selected due their ability to synthesize biosurfactants from different carbon sources; the second stage aimed at studying the potential of Bacillus sp. strains, isolated from the tank of chlorination, at the Wastewater Treatment Plant on the “Campus do Pici” (WWTP-PICI), at the Federal University of Ceará, in producing biosurfactants; the third step was to experimentally evaluate and optimize the production of biosurfactant in shaker, using the strains selected during the screening; the fourth step was the process by using a 4 L batch bioreactor; the fifth step was to characterize the biosurfactant produced by determining the functional groups through studies of conformation and structure of compounds; and the sixth, to study the emulsifying power of the biosurfactant produced by the construction of phase diagrams for a subsequent application of the surfactant. Initially, a biosurfactant-producing strain of Bacillus subtilis (ATCC 6633) was cultived in a culture medium containing glycerin, a residue of the biodiesel industry, as carbon and energy source, in order to evaluate the viability of this raw material in the synthesis of biosurfactants. A maximum concentration of surfactin of 158.14 mg. L-1 was achieved. Next, a screening with seven strains of Bacillus sp. was performed aiming to study growth and biosurfactant production from glycerin. Only two strains (LAMI005 and LAMI009) were selected through two indirect methods, surface tension reduction and the ability to emulsify three hydrophobic sources (kerosene, soybean oil and n-hexadecane). Kinetics of growth and biosurfactant production was evaluated for the selected strains and best results in Erlenmeyer flasks was achieved with Bacillus subtilis LAMI005, 441.06 mg.L-1 of surfactin concentration and the surface tension remained stable in the range of 28.8 ± 0.05 mN.m-1 with a critical micelle concentration (CMC) of 19.8 mg.L-1. Later, tests were conducted in 4L bioreactor, but the concentration of surfactin obtained during grothw in shaker flasks were not achieved probably due to different aeration condition. The surfactin produced in bioreactor was subjected to analysis of the vibrational spectroscopy of Fourier transform infrared (FTIR), the spectra confirmed that the biosurfactant produced had similar characteristics to a standard of surfactin from Sigma. The behavior of phase diagrams showed the potential of the biosurfactant produced for emulsification, which is very encouraging regarding the possibility of biosurfactant applications in many industrial sectors. / Os biossurfactantes formam moléculas anfipáticas, que possuem em sua estrutura química segmentos hidrofóbicos e hidrofílicos, espacialmente separados que auxiliam a formação de emulsões e disponibilizam compostos à célula microbiana. Em função dessas características, os emulsificantes reduzem a tensão superficial na interface das fases imiscíveis, permitindo, portanto, que elas se misturem, formando a emulsão. Com isso, este trabalho foi dividido em seis etapas: a primeira tendo como objetivo avaliar a produção de biossurfactante a partir da glicerina, proveniente da produção do biodiesel de soja, pela cepa comercial de Bacillus subtilis ATCC 6633, possível produtora de biossurfactante que foi selecionada devido a sua habilidade em sintetizar biossurfactantes a partir de diferentes fontes de carbono; a segunda, resolveu-se avaliar o potencial de produção de surfactina por cepas de Bacillus sp. não patogênicas isoladas da Estação de Tratamento de Efluentes da Universidade Federal do Ceará, com propósito de avaliar o maior potencial de produção do biossurfactante; a terceira, avaliar e otimizar experimentalmente a produção de biossurfactante em mesa agitadora, utilizando a cepa selecionada durante o screening; a quarta, produção do biossurfactante utilizando biorreator de 4 L; a quinta, caracterizar o biossurfactante produzido, determinando os grupos funcionais, os estudos de conformação e estrutura dos compostos; a sexta, estudar o poder de emulsificação do biossurfactante através da construção de diagramas de fases para uma posterior aplicação do emulsificante. Inicialmente, foi analisada uma cepa produtora de biossurfactante de Bacillus subtilis (ATCC 6633), cultivada em meio de cultura contendo glicerina, um resíduo da indústria do biodiesel, como fonte de carbono e energia, a fim de avaliar a viabilidade desta matéria-prima na síntese de biossurfactante. Uma concentração máxima de surfactina de 158,14 mg.L-1 foi obtida. Posteriormente, um screening com sete cepas isoladas de Bacillus sp. foi realizado quanto ao crescimento e produção de biossurfactante a partir da glicerina. Apenas duas cepas (LAMI005 e LAMI009) foram selecionadas através de dois métodos indiretos, quanto a redução da tensão superficial e a capacidade de emulsionar três fontes hidrofóbicas (querosene, óleo de soja e n-hexadecano). Foi avaliada a cinética de crescimento e a produção de biossurfactante para as cepas selecionadas e o melhor resultado em frascos de Erlenmeyer foi realizado com Bacillus subtilis LAMI005, com concentração de surfactina de 441,06 mg.L-1 e tensão superficial que manteve-se numa faixa estável de 28,8 ± 0,05 mN.m-1 com uma concentração micelar crítica (CMC) de 19,8 mg.L-1. Posteriormente, ensaios foram realizados em biorreator de 4L, porém não se atingiu a concentração de surfactina produzida em mesa agitadora, devido, provavelmente, a condições de aeração, que não foi monitorada quando os ensaios foram realizados em frascos agitados. A surfactina produzida em biorreator foi submetida a análises de espectroscopia vibracional no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), através destes espectros foi confirmado que o biossurfactante produzido tinha características similares a surfactina padrão da Sigma. O comportamento dos diagramas de fases demonstrou o potencial de emulsificação do biossurfactante produzido nestes experimentos, que é bastante positivo em relação à possibilidade de aplicações do biossurfactante analisado em diversos setores industriais.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/15890 |
| Date | 22 February 2011 |
| Creators | Sousa, Marylane de |
| Contributors | Gonçalves, Luciana Rocha Barros, Sant'Ana, Hosiberto Batista de |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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