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Acesso aberto (Open Access)
Biossorção de efluente têxtil por biomassa fúngica imobilizada de Aspergillus oryzae e Penicillium citrinum
(Universidade Federal de Alfenas, 2019-08-14) Sato, Paula Mari; Andrade, Grazielle Santos Silva; Lopes, Melina Savioli; Baptista Neto, Álvaro De
O presente estudo avaliou a potencialidade de utilização de biomassa de fungos filamentosos Aspergillus oryzae (AO) e Penicillium citrinum (PC) cultivados em meio de batata dextrose (BD) e okara-dextrose (OkD), imobilizados em esponja de poliuretano e inativados, para biossorção de efluente têxtil real, em frascos agitados e coluna de leito fixo, em caráter exploratório. Os efluentes têxteis reais foram obtidos de fábrica de jeans local, tendo composição e concentração desconhecidas por motivo de segredo industrial. Em ensaios em frascos agitados (170 rpm, 25 °C) variaram-se concentração de efluente têxtil real, massa de biomassa e tempo de contato, obtendo-se descoloração de até 83,6 % com PC-OkD. Em coluna de leito fixo (3 cm diâmetro interno x 12,7 cm de altura, 96 mL de volume), tratou-se efluente têxtil alaranjado variando-se biomassa de recheio, concentração do efluente, vazão ascensional usando bomba peristáltica comercial, e tempo de contato, em configuração de reciclo total, obtendo-se descoloração de até 84,9 %. Foi feita dessorção usando NaOH 0,1M como eluente. Em coluna de leito fixo, realizando-se mais dois ciclos de biossorção-dessorção com a mesma biomassa, verificou-se queda de descoloração de 84,6 % para 55,8 % e 32,9 %. Alíquotas retiradas na saída da coluna de leito fixo e dos erlenmeyers foram analisadas em varredura de espectrofotômetro UV-Vis, entre 350 e 750 nm, utilizando o parâmetro ambiental alemão DFZ e porcentagem de descoloração. Os biossorventes foram caracterizados com MEV e FTIR, sendo possível verificar diferenças entre análises feitas antes e após o contato com efluente têxtil. Estudos semelhantes utilizando os mesmos fungos imobilizados e inativados da mesma forma não foram encontrados na literatura ainda. No entanto, os resultados de descoloração de até 84,9 % são comparáveis a valores encontrados para fungos filamentosos livres, vivos ou inativados, em tratamento de solução de corantes sintéticos, sendo necessários estudos mais aprofundados.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo do potencial de biossorção do corante Rodamina B por células inativas de Aspergillus oryzae
(Universidade Federal de Alfenas, 2019-01-25) Souza, Flávia Helena Moreti; Andrade, Grazielle Santos Silva; Freitas, Larissa De; Sancinetti, Giselle Patrícia
A aplicação de novos materiais biossorventes vem se consolidando como uma alternativa atraente para complementação ou mesmo substituição aos tratamentos tradicionais empregados aos efluentes têxteis. Com o objetivo de desenvolver um biossorvente eficiente e de baixo custo, este trabalho estudou o potencial de biossorção do corante Rodamina B através do uso de biomassa fúngica inativa de Aspergillus oryzae. A partir do planejamento fatorial 2³, analisou-se diferentes composições de meios de cultivo e definiu-se as variáveis que produziram o biossorvente com as características mais satisfatórias para a biossorção do corante, sendo este okara e dextrose sem a presença de sais. Verificou-se através de estudo do efeito da granulometria que a biomassa moída com diâmetro médio de Sauter de 0,90mm apresentou melhores resultados do que a biomassa picada com partículas de diâmetro médio de 3,75mm. A biomassa moída apresentou maiores taxas de biossorção e maior controle do processo, decorrente de um biossorvente uniforme. As análises de MEV apontaram a influência do meio de cultivo na superfície do biossorvente e as análises de FTIR comprovaram que as mudanças estruturais afetam diretamente o processo de biossorção. O modelo cinético de pseudo-segunda ordem foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais, apresentando coeficiente de correlação linear (R²) maior que 0,99 para todos os experimentos. O equilíbrio do processo de biossorção foi descrito pelo modelo da isoterma de adsorção de Freundlich (R² > 0,97). Através da análise dos coeficientes deste modelo pode-se afirmar que o processo de biossorção foi favorável, uma vez que possui valores maiores que 1,0. O estudo termodinâmico apontou que o processo de biossorção é espontâneo , endotérmico e que a aleatoriedade na interface biossorvente/solução aumenta durante o processo de biossorção . Durante o ensaio de dessorção verificou-se que o dessorvente mais eficaz para regeneração das células inativas é o , que apresentou eficiência de remoção de aproximadamente 80%.
Acesso aberto (Open Access)
Pré-tratamento enzimático de efluentes com elevado teor de gordura empregando células íntegras lipolíticas
(Universidade Federal de Alfenas, 2018-02-23) Alves, Alex Marquiti; Andrade, Grazielle Santos Silva; Okada, Dagoberto Yukio; Sancinetti, Giselle Patrícia
Efluentes da indústria de laticínios apresentam elevados teores de lipídeos, sendo muitas vezes lançados em cursos d’água sem tratamento prévio. Devido à baixa solubilidade em água e solidificação em temperatura ambiente, os lipídeos podem causar muitos problemas a biodigestão anaeróbia, reduzindo o potencial de biodegradabilidade do efluente. Como alternativa, a tecnologia enzimática tem sido utilizada para o desenvolvimento de produtos e processos menos agressivos ambientalmente. Porém, fatores associados ao alto custo de obtenção das enzimas, relacionados as onerosas etapas de extração e purificação, inviabilizam a sua aplicação em escala industrial. Neste contexto, células íntegras do fungo filamentoso Penicillium citrinum URM 4216 foram produzidas e utilizadas na hidrólise enzimática de efluente contendo elevadas concentrações de lipídeos, facilitando a posterior aplicação do tratamento anaeróbio do efluente. As células íntegras foram cultivadas em meio de cultura contendo por litro: fonte de carbono (30 g), fonte de nitrogênio (70 g), NaNO3 (1 g), KH2PO4 (1 g) e MgSO4.7H2O (0,5 g) em erlenmeyers sob agitação orbital, por um período de incubação de 96h. A atividade da lipase foi medida tanto na biomassa seca (lipase ligada ao micélio) como no filtrado (lipase extracelular). A produção de lipase ligada ao micélio foi maximizada quanto aos parâmetros físico-químicos, óleos de carbono (azeite, soja, canola e girassol) e nitrogênio (peptona de soja, peptona bacteriológica e extrato de levedura), pH inicial do meio (5,0; 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5 e 8,0), temperatura de fermentação (30 e 40 ° C) e quantidade de inóculo (105; 106; 107; 108 esporos), a fim de determinar as melhores condições do cultivo celular. O óleo de oliva e a peptona de soja foram as melhores fontes de carbono e nitrogênio, respectivamente, e o ajuste do meio de cultura a pH 7,0 e 30 ° C de temperatura de incubação com quantidade de inóculo de 107 esporos melhoraram a atividade da lipase ligada ao micélio. Sob as condições otimizadas, as células íntegras foram preparadas e apresentaram uma atividade lipolítica de 240 ± 18 U/g contra apenas 15,2 ± 1,4 U/g do filtrado, indicando a retenção de lipase no micélio. O desempenho de células íntegras foi avaliado em hidrólise de águas residuais, apresentando resultados promissores. A taxa de produção de ácidos graxos apresentou um incremento de 12 vezes aos valores obtidos para o mesmo efluente sem tratamento enzimático, em 6h de reação. Também foram realizados testes de hidrólise enzimática dos despejos industriais, utilizando enzimas livres e imobilizadas, os quais o emprego de células livres em meio reacional pH 8,0 se sobressaíram frente as demais condições, apresentando um percentual de hidrólise enzimática em torno de 92,50,4 %, para um tempo máximo de 48h de reação. Para a realização do teste de atividade metanogênica específica, foi verificado o emprego simultâneo de células íntegras lipolíticas, inóculo e efluente (condição 1), efluente pré-hidrolisado e inóculo (condição 2), e a biodigestão anaeróbia do efluente industrial e inóculo (condição 3/controle), por um período máximo de 72h. Os ensaios foram avaliados pelo modelo de Gompertz modificado, indicando um menor tempo de fase lag mediante o emprego de células íntegras lipolíticas (condição 2). Não foram alcançadas remoções significativas de DQO do efluente quando comparadas aos resultados obtidos para o processo de biodigestão anaeróbia do efluente bruto mais inóculo. A taxa máxima de produção de metano foi alcançada em menor tempo para os ensaios que envolvem o tratamento híbrido de efluentes com alto teor de gorduras. Os resultados demonstraram o potencial de aplicação, ainda pouco explorado, do pré-tratamento enzimático como parte integrante do tratamento biológico de efluentes que contem elevados teores de lipídeos.
Acesso aberto (Open Access)
Produção de células íntegras de Penicillium citrinum para aplicação na hidrólise do óleo de soja
(Universidade Federal de Alfenas, 2017-03-10) Lima, Rafaela Tavares De; Andrade, Grazielle Santos Silva; Carvalho, Ana Karine Furtado De; Hirata, Daniela Battaglia
A aplicação da tecnologia enzimática em óleos e gorduras vem se consolidando como uma alternativa atraente para a substituição dos processos químicos tradicionais. A hidrólise de óleos vegetais é um processo pelo qual se pode obter vários compostos de interesse industrial, possibilitando agregar valor tanto a cadeia produtiva como aos produtos finais. O presente trabalho teve como objetivo a produção de um biocatalisador ativo e estável a partir das células íntegras do fungo filamentoso Penicilliumcitrinumpara aplicação na reação de hidrólise de óleos vegetais. As células íntegras contendo lipase ligada ao micélio foram produzidas na sua forma livre e imobilizada em espumas de poliuretano cortadas em cubos de 6 mm de aresta. Os biocatalisadores obtidos foram caracterizados quanto suas propriedades bioquímicas e cinéticas incluindo valores ótimos de pH, temperatura e constantes cinéticas, utilizando o método de hidrólise do azeite de oliva. As células livres apresentaram valores ótimos de atuação em pH 7,5 e temperatura de 45 °C. O tempo de meia vida obtido a 60 °C foi de 1,81 h, com velocidade máxima de 267,33 U/g. Para as células imobilizadas, a melhor atuação da lipase ligada ao micélio foi em pH 8,0 e temperatura de 40 °C, com velocidade máxima de 123,24 U/g e tempo de meia vida a 60 °C de 2,23 h. Definidas as condições ótimas de atuação das células, a próxima etapa do trabalho consistiu em realizar a hidrólise do óleo de soja empregando inicialmente as células livres, avaliando-se os efeitos da temperatura, pH, agitação e uso de solventes. Com o objetivo de melhorar a produtividade do sistema, os parâmetros temperatura e razão mássica óleo/tampão foram otimizados por meio do planejamento experimental, em busca das melhores condições para a reação. A condição otimizada predita pelo planejamento fatorial foi temperatura de 37°C e razão mássica óleo/tampão fosfato de sódio 0,1M pH 7,0 de 20%, obtendo-se uma porcentagem máxima de hidrólise de 38,6% após 3 horas de reação empregando 10% m/m de biocatalisador em sua forma livre na presença de agente emulsificante. A etapa seguinte explorou a utilização de ondas ultrassônicas na hidrólise do óleo de soja sendo constatados incrementos significativos no grau de hidrólise máximo em um período de tempo de 9 h. Foram obtidos valores de 77 e 96% de grau de hidrólise com e sem agente emulsificante, evidenciando a influência positiva das ondas ultrassônicas na reação. A análise cromatográfica do hidrolisado revelou que as células de P. citrinumforneceram os principais ácidos graxos presentes no óleo de soja, com predominância dos ácidos graxos C18:1 e C18:2. A influência de óleos vegetais contendo diferentes composições em ácidos graxos (oliva, canola e girassol) também foi avaliada na reação de hidrólise, sendo constatada a preferência do biocatalisador livre na conversão em ácidos graxos de cadeia longa, presentes no óleo de girassol. Ao final, o desempenho do biocatalisador imobilizado foi investigado na reação de hidrólise do óleo de soja e revelou resultados promissores, com grau de hidrólise máximo de 55,7% em 12h de reação. Os resultados obtidos neste trabalho demonstram que o emprego de células íntegras como biocatalisador em reações de hidrólise de óleos vegetais é uma alternativa promissora à catálise convencional, principalmente na obtenção de ácidos graxos poli-insaturados, como ômega 6.
Acesso aberto (Open Access)
Valorização do okará para obtenção de fibras dietéticas e seu uso em filmes comestíveis para embalagens alimentares
(Universidade Federal de Alfenas, 2024-08-30) Assunção, José Vitor Scarcella; Andrade, Grazielle Santos Silva; Andrade, Grazielle Santos Silva; Lopes, Melina Savioli; Lelis, Ana Letícia Rodrigues Costa
Em resposta às crescentes preocupações ambientais e à busca por inovações sustentáveis, este estudo explora o potencial dos resíduos agroindustriais como matérias-primas alternativas para a fabricação de filmes comestíveis. Neste sentido foi investigado o potencial uso de okará, subproduto do processamento de soja, como fonte de fibra dietética para o enriquecimento de filmes comestíveis de carboximetilcelulose (CMC), visando à redução de resíduos e ao desenvolvimento de embalagens renováveis através da técnica de casting. Comparou-se o desempenho do filme de CMC enriquecido com fibra de okará com filmes contendo fibras dietéticas convencionais e emergentes, como pectina, inulina e β-glucana. Além disso, as matrizes de inulina, β-glucana e okará foram avaliadas quanto à capacidade de carrear Lactobacillus Casei, com o objetivo de produzir filmes com propriedades probióticas, que são conhecidos por promoverem inúmeros benefícios à saúde humana, além de estender a vida útil de alimentos. A fibra de okará foi extraída por hidrólise ácida a 121°C, resultando em um rendimento de 5,31% em relação ao peso seco inicial. A incorporação de Lactobacillus Casei nas matrizes não afetou as propriedades dos filmes, exceto pela viabilidade do probiótico, de 50% para inulina e β-glucana, contrastando com os 2% observados para a fibra de okará. A análise de difração de raios X (DRX) dos filmes produzidos indicou uma cristalinidade máxima de 5%, para todos os filmes produzidos, evidenciando uma estrutura predominantemente amorfa. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) confirmou a uniformidade e ausência de defeitos nas amostras. O filme enriquecido com fibra de okará apresentou características essenciais para a preservação de alimentos: espessura, permeabilidade a vapor de água (PVA) e estabilidade térmica, comparáveis às das outras fibras dietéticas testadas. As propriedades ópticas deste novo material indicaram a capacidade de bloquear até 70% da luz UV, oferecendo uma proteção adicional para itens sensíveis à luz. Os testes de solubilidade revelaram que os filmes de okará e β-glucana apresentaram maior solubilidade, enquanto os testes mecânicos indicaram que os filmes de β-glucana superaram os demais em resistência à tração, atingindo uma tensão de 27,5 MPa. Este trabalho contribui para o avanço na utilização de resíduos agroindustriais com potencial aplicação na indústria de alimentos e embalagens.