ALBUQUERQUE, T. L. Produção biotecnológica de xilitol a partir de hidrolisado de bagaço de caju. 2014. 148 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-25T17:43:48Z
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Previous issue date: 2014-02-04 / The use of agro-industrial waste as raw material for the production of products with
higher added value has received great attention in the scientific field in recent years.
These materials are discarded into the environment, leading to large
-
scale
environmental damage or, when used,
are not employed fully and sustainably. Brazil
stands out in global agricultural production of various products, being the northeast
region's
the
largest domestic producer of cashew apple, so including the country in a
situation of global spotlight in rel
ation to this crop. Processing, retires almond cashew
apple, which is usually exported with excellent market price, and extract the juice,
leaving a considerable amount of bagasse. This component, in turn, has commercial
price
,
being
used
as
fertilizer and
as
animal feed supplement. Cashew apple bagasse
(CAB) is rich in cellulose (
1
7.73 %) and hemicellulose (19.22%), which makes it
a
suitable
lignocellulosic material to obtain
ing
various fermentable sugars, especially
glucose and xylose. These carbohydrates
can be assimilated by microorganisms
producing, through microbial fermentation, several byproducts such as xylitol. This
substance is a polyol with food, pharmaceutical and dental importance. Industrial
production occurs
by
hydrogenation catalyzed by the
presence of metal alloys, D
-
xylose, under conditions of high temperatures and pressures, which increases the cost of
process. Several microorganisms, especially yeast, are reported by their ability to
produce xylitol from lignocellulosic waste
s
. Thus, the
aim of this work was
to evaluated
the employability of CAB as substrate for xylitol production by microbial fermentation.
In t
he first stage of the research
,
xylitol production in synthetic media composed of
xylose (MX) or xylose and glucose (MXG), by thre
e yeasts
was evaluated
:
Candida
tropicalis
,
Kluyveromyces marxianus
CCA510 and
Kluyveromyces marxianus
ATCC36907. The three yeasts were able to produce xylitol in synthetic media and
C.
tropicalis
and
K. marxianus
CCA510 have been selected for their best p
erformance for
the following experiments. The second stage of the work was to evaluate the production
of xylitol from hemicellulosic cashew apple bagasse hydrolysate (CABH). The
hydrolysate was obtained by subjecting the CAB, after prior washing, drying an
d
standardization of size, to acid hydrolysis with H
2
SO
4
0.6 mol L
-
1
,
leading to
concentrations of glucose and xylose of 12.09
g.L
-
1
and 19.02 g L
-
1
, respectively. The
CABH was concentrated by evaporation and treated with two types of activated carbon
(gra
nular or powder), noting that charcoal powder was more effective in eliminating
microbial fermentation inhibitors (such as acetic acid, formic acid and phenolic
compounds). Finally, it was evaluated the influence of supplementation of CABH with
different n
itrogen sources (urea, ammonium sulfate and yeast extract) for the production
of xylitol. It was concluded that urea was able to improve growth in biomass of the
microorganisms tested, however, none of the sources of nitrogen were significant for
increasin
g the production of xylitol. It was concluded that the CABH
is
a potential
feedstock for the biotechnological production of xylitol by yeast and detoxification
treatment and nutritional supplementation may be considered to improve the process. / A utilização de resíduos agroindustriais como matéria-prima para obtenção de produtos com maior valor agregado tem recebido grande destaque no campo científico nos últimos anos. Esses materiais são descartados no ambiente, conduzindo a prejuízos ambientais de grandes proporções ou, quando utilizados, não são empregados de forma plena e sustentável. O Brasil se destaca na produção agrícola mundial de diversos produtos, sendo a região nordeste a maior produtora nacional de caju, incluindo assim o país em uma situação de destaque global em relação a esse cultivo. No processamento, retira-se a amêndoa do caju, que em geral é exportada com excelente preço de mercado, e extrai-se o suco, restando uma considerável quantidade de bagaço. Esse componente, por sua vez, possui preço comercial irrisório podendo ser utilizado na adubação e em complemento a alimentação animal. O bagaço do caju (BC) é rico em celulose (17,73%) e hemicelulose (19,22%), o que o torna um material lignocelulósico apto para obtenção de diversos açúcares fermentescíveis, especialmente a glicose e a xilose. Esses carboidratos podem ser assimilados por micro-organismos originando, por meio da via biotecnológica, diversos bioprodutos, como por exemplo o xilitol. Essa substância é um poliol com importância alimentícia, farmacêutica e odontológica obtida a partir da D-xilose. Sua produção industrial ocorre a partir da hidrogenação, catalisada pela presença de ligas metálicas, da D-xilose, sob condições de elevadas temperaturas e pressões, o que eleva o custo do processo. Diversos micro-organismos, principalmente leveduras, são reportados por sua capacidade em produzir xilitol a partir de resíduos lignocelulósicos. Dessa maneira, o objetivo desse trabalho foi realizar um estudo pioneiro a respeito da empregabilidade do BC como substrato para a produção de xilitol por fermentação microbiana. A primeira etapa da pesquisa avaliou a produção de xilitol em meios sintéticos, compostos por xilose (MX) ou xilose e glicose (MXG), por três leveduras: Candida tropicalis, Kluyveromyces marxianus CCA510 e Kluyveromyces marxianus ATCC36907. As três leveduras foram capazes de produzir xilitol nos meios sintéticos e C. tropicalis e K. marxianus CCA510 foram selecionadas pelo seu melhor desempenho para os experimentos seguintes. A segunda etapa do trabalho consistiu em avaliar a produção de xilitol a partir do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de caju (HBC). O hidrolisado foi obtido submetendo-se o BC, após prévia lavagem, secagem e padronização de tamanho, a hidrólise ácida com H2SO4 0,6 mol.L-1, alcançando concentração de glicose e xilose de 12,09 g.L-1 e 19,02 g.L-1, respectivamente. O HBC foi concentrado por evaporação e tratado com dois tipos de carvão ativado (em grânulos e em pó), observando-se que o carvão em pó foi mais eficiente para eliminação de inibidores do processo microbiana (como ácido acético, fórmico e compostos fenólicos). Por último, avaliou-se a influência da suplementação do HBC com diferentes fontes de nitrogênio (ureia, sulfato de amônio e extrato de levedura) para a produção de xilitol. Concluiu-se que a ureia foi capaz de melhorar o crescimento em biomassa dos micro-organismos testados, contudo, nenhuma das fontes de nitrogênio foi significativas para o incremento da produção de xilitol. Diante do estudo, pode-se concluir que o HBC pode ser matéria-prima potencial para a produção biotecnológica de xilitol pelas leveduras empregadas e que tratamentos de destoxificação e suplementação nutricional podem ser levados em consideração para melhoria do processo.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/10824 |
| Date | 04 February 2014 |
| Creators | Albuquerque, Tiago Lima de |
| Contributors | Silva Junior, Ivanildo José da, Rocha, Maria Valderez Ponte |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| 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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