B106 - PET Engenharia Química

ESTUDO PRELIMINAR DA PRODUÇÃO DE BIOPOLÍMEROS POR FUNGOS DO CERRADO EMPREGANDO GLICEROL COMO SUBSTRATO
1
Rafaella Silva Macedo,
Angélica
2
Thaíssa Rodrigues,
3
Ubirajara Coutinho Filho,
3
Vicelma Luiz e
3
Patrícia
1
Bolsista de iniciação Científica PIBIC/CNPq/UFU, discente do curso de Engenharia Química
Professores da Faculdade de Engenharia Química da UFU/MG)
3
Bolsista da Fapemig, mestranda do curso de Engenharia Química
2
e-mail: [email protected]
RESUMO - De forma que toda cadeia de produção de biodiesel seja sustentável e
economicamente viável, tornando-se competitivo no mercado de biocombustíveis, é necessário
pesquisar e desenvolver alternativas de utilização do excedente de glicerol bruto produzido na
tentativa de reaproveitamento direto deste subproduto, sem tratamento. O presente trabalho
visou à utilização do glicerol como fonte de carbono na obtenção de biopolímero (maior
interesse em gomas) a partir de fermentação com fungos do cerrado. Foram utilizados quatro
diferentes micro-organismos, Monilia sitophila, Mucor racemosus fresenius, Fusarium sp, e
Acremonium sp, com o objetivo de converter glicerol em biopolímero. Para cada microrganismo
realizou-se ensaios exploratórios, a fim de selecionar cepas capazes de converter glicerol no
bioproduto de interesse. O microrganismo Mucor racemosus fresenius apresentou produção
com formação de 1 g/L de goma.
Palavras-Chave: biopolímero, glicerol e fungos
INTRODUÇÃO
No processo de produção de biodiesel, o
glicerol constitui o maior subproduto gerado via
transesterificação de ácidos graxos vegetais ou
gordura animal com álcool, metanol ou etanol,
para produzir ésteres e glicerol na presença de
catalisador (hidróxido de potássio ou hidróxido de
sódio) (DIECKELMANN e HEINZ, 1988).
O grande volume de glicerol gerado na
produção de biodiesel inviabiliza o seu descarte,
devido aos danos que este pode ocasionar ao
meio ambiente. Com o intuito de evitar futuros
problemas derivados da acumulação desse resíduo e para tornar a produção de biodiesel mais
competitiva, torna-se necessário a busca de alternativas para o uso do glicerol.
Vários microrganismos são capazes de
utilizar o glicerol como fonte de carbono. Por isso,
um dos destinos possíveis para o glicerol bruto
resultante da indústria do biodiesel é seu uso na
composição de meios de cultura para crescimento
de microrganismos em processos biotecnológicos
que levem à produção de moléculas de interesse
econômico. Como por exemplo, etanol, ácido
succcínico, ácido propiônico, ácido cítrico, pigmentos, biosurfactante, biopolímeros, etc. (SILVA
et al., 2006).
A utilização do glicerol, como fonte de
carbono, para produção de compostos químicos
de interesse comercial, além de diminuir os possíveis impactos ambientais e melhorar a economia do setor de biodiesel, torna-se vantajoso pelo
baixo custo deste substrato em relação a outros
tradicionalmente utilizados como fonte de carbono
para obtenção de bioprodutos, como por exemplo,
o melaço de cana de açúcar (RIVALDI, 2007).
Como os biopolímeros são bastante utilizados como matéria prima para fabricação de
diferentes produtos, os mesmo tem sido objeto de
intensa pesquisa. São polissacarídeos de origem
microbiana, também conhecidos como exopolissacarídeos (EPSs) microbianos, sintetizados por
bactérias, fungos e/ou leveduras. (BARRETO,
2011).
Na produção de biopolímeros há um
grande interesse nas gomas, que são de grande
uso pelas indústrias de alimentos, farmacêuticas
e petroquímicas. As gomas ou biopolímeros possuem a propriedade de formar soluções viscosas
em meio aquoso ou géis (GARCÍA-OCHOA et al.,
2000).
O estudo de polissacarídeos fúngicos tem
despertado interesse devido a suas propriedades
reológicas e físico-químicas. São biomateriais que
têm encontrado amplo campo de aplicações, in-
cluindo o uso em terapia farmacêutica devido a
suas atividades biológicas como ação antitumoral,
antiviral e anti-inflamatória. Sendo assim apresentam-se como uma alternativa às gomas tradicionais (SARANGI et al., 2006).
Neste contexto, esta pesquisa aparece no
cenário científico buscando linhagens fúngicas e
condições de processo que proporcionem maiores produções de biopolímeros, utilizando glicerol
como fonte de carbono, que representa uma alternativa de menor custo para produção de goma
e a diminuição de possíveis impactos ambientais.
Materias e Métodos
Micro-organismos
Neste trabalho foram testados quatro diferentes fungos coletados de árvores, frutos e cascas do cerrado do Triângulo Mineiro: Monilia sitophila, Mucor racemosus fresenius, Fusarium sp,
e Acremonium sp. Estes micro-organismos foram
testados visando escolher o melhor produtor de
goma.
Fonte de Carbono
Utilizou-se como principal matéria-prima
glicerol comercial (Vetec, Rio de Janeiro, Brasil)
com pureza de 99,5%.
Meio de Cultivo e Manutenção em meio Czapeck
Os fungos foram cultivados por 48 horas,
a 28±1°C, em placas de petri contendo o meio
Czapeck com a seguinte composição em g/L :
Glicose- 20, Nitrato de sódio 2,0, Fosfato dibásico
de potássio 1,0, Sulfato de magnésio 0,5, Cloreto
de Potássio 0,5, Sulfato Ferroso 0,01, Agar-Agar
20. Esterilizado a 110°C e 1atm por 20 minutos.
culo empregado correspondeu a adição de duas
hastes de Hoffman contendo os microrganismos
(0,18 g/L). As fermentações ocorreram por 7 dias
em mesa rotatória à 100 rpm e temperatura ambiente 30 ± 3°C.
Resultados
Foi realizada a seleção das linhagens em
relação a sua capacidade de converter glicerol em
biopolímeros.
A Tabela 1 mostra os resultados dos testes exploratórios a fim de selecionar o microrganismo com
maior capacidade em produzir biopolímero.
Tabela 1 – Resultados de quantidade de goma
formada pelos microrganismos.
Microrganismos
Monilia sitophila
Mucor racemosus
Fresenius
Fusarium sp
Acremoniumsp
Quantidade de
goma formada
(g/L)
ND*
1
ND*
ND*
*ND- não detectado
Por meio da Tabela 1, pode-se observar que o
Mucor racemosus Fresenius foi o único que apresentou formação de goma e com concentração de
1 g/L . A Figura 1 mostra em detalhe a característica da goma formada.
Meio de Cultura
O meio de cultura adotado e empregado
em todos os experimentos apresentou a seguinte
composição em g/L: K2HPO4 0,5, KH2PO4 1,4,
NH4NO3 1,0, MgSO4.7H2O 1,0, CaCl2 .H2O 0,02,
MnSO4.H2O 0,03, extrato de levedo 2,0. Foi realizado o ajuste de pH a 6,5 com posterior esterilização a 110°C e 1atm por 20 minutos.
Teste da Seleção das Linhagens
Para escolha da linhagem, os experimentos foram realizados em frascos erlenmeyers com
capacidade de 500 mL. A quantidade de meio de
cultura (M) adicionado em cada erlenmyer foi de
100 mL e 25 g/L de glicerol. A quantidade de inó-
Figura 1 – Goma produzida pelo micro-organismo
Mucor racemosus Fresenius.
Antônio et al., (2012) em 14 dias de fermentação
obtiveram 6,9 g/L de biopolímero utilizando 25 g/L
de glicerol, a partir da bactéria Gluconoacetobacter hansenii. Se compararmos este resultado com
o presente trabalho, pode-se observar que apesar
de um menor resultado apresentado por este estudo (1 g/L goma e 25 g/L de glicerol em 7 dias de
processo), o micro-organismo estudado se mostra
com potencial capacidade de produção de goma.
Uma vez, que nesta etapa nenhuma otimização
das condições de produção ainda foi realizada.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ANTÔNIO, E. A. Produção de celulose bacteriana
a partir de diferentes substratos. I Simpósio
de Integração Científica e Tecnológica do Sul
Catarinense - SICT, Santa Catarina, 3, n. 1,
2012.
DIECKELMANN, G.; HEINZ, H. J. E. The
Basics of Industrial Oleochemistry. [S.l.]:
Pubisher P. Pomp, 1988. 123 p.SILVA, M. D.
L. C. D. et al. Caracterização química de
glucanas fúngicas e suas aplicações
biotecnológicas. Química Nova, Londrina, v.
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RIVALDI, J. D. et al. Glicerol de Biodiesel, São
Paulo, n. 37, 2007. 44-51.
BARRETO, M. D. C. S. et al. Produção e
Comportamento Reológico de Biopolímeros
produzidos por rizóbios e caracterização
genética. Revista Brasileira de Agrociência,
Pelotas, v. 17, p. 221-227, Abril-Junho 2011.
GARCÍA-OCHOA, F.; SANTOS, V. E.; CASAS,
J.A.; GÓMEZ, E. Xanthan gum: production,
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nov. 2000.
SILVA, M. D. L. C. D. et al. Caracterização
química de glucanas fúngicas e suas
aplicações biotecnológicas. Química Nova,
Londrina, v. 29, n. 1, p. 85-92, Agosto 2006
SARANGI, I. et al. Anti-tumor and
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International Immunopharmacology, 6, 2006.
1287-1297.