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Embargo
Avaliação da estabilidade bioquímica de células de Aspergillus oryzae IPT-301 imobilizadas em suportes orgânicos para a síntese enzimática de fruto-oligossacarídeos
(2025-02-24) Amaral, Crislaine Klaid; Perna, Rafael Firmani; Silvério, Sara Isabel da Cruz; Vieira, Ana Carolina
Fruto-oligossacarídeos (FOS) são classificados como açúcares prebióticos que apresentam diversos benefícios à saúde humana e animal. Podem ser obtidos industrialmente, por rota enzimática via reação de transfrutosilação em moléculas de sacarose catalisadas por enzimas frutosiltransferases aderidas às células microbianas. A imobilização de células em materiais de suporte possibilita obter biocatalisadores heterogêneos robustos e resistentes às condições adversas do meio reacional. Esponjas vegetais e esponja de poliuretano são suportes orgânicos com potencial evidenciado para a imobilização por apresentarem alta resistência mecânica e porosidade, essenciais para o crescimento microbiano. Além disso, são suportes biodegradáveis e de baixo custo. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi realizar uma avaliação bioquímica de células de Aspergillus. oryzae IPT-301 imobilizadas em suportes orgânicos. Para isso, a produção das células microbianas, ocorreu em meio de cultura sintético, pH 5,5, 200 rpm à 30 ºC, por 28h quando imobilizadas em esponja vegetal ou 32h, imobilizadas em esponja de poliuretano. Foram testados diferentes tipos de agentes para o armazenamento sob refrigeração (4 °C), em pH 5,5, sendo os melhores resultados para glicerina bidestilada e sorbitol 70% v v⁻¹, com atividade de transfrutosilação de 1307,45 U g⁻¹ e 1079,41 U g⁻¹, respectivamente, ao final de 90 dias, para as células de A. oryzae IPT- 301 imobilizadas em esponja vegetal. Já quando o suporte utilizado foi poliuretano, ao final do ensaio, esses biocatalisadores apresentaram atividade de 1211, 17 U g⁻¹ e 1271,86 U g⁻¹ para glicerina e sorbitol. Os ensaios de estabilidade térmica mostraram um decaimento na taxa de frutose transfrutosilada a partir de 1h de reação e aumento gradativo na concentração de glicose no meio reacional, no entanto quando utilizada a esponja vegetal os valores foram menores do que utilizando o poliuretano como suporte. O perfil de inibição enzimática mostrou em 32h de reação concentrações de FOS de 184,13 g L⁻¹, 145,65 g L⁻¹ e 203,64 g L⁻¹, assim como concentrações de sacarose de até 51,17 g L⁻¹, 186,51 g L⁻¹, 52,92 g L⁻¹, utilizando a biomassa in natura, imobilizada em esponja vegetal e poliuretano, respectivamente. Esse conjunto de dados evidencia o uso de agentes para manter a estabilidade durante o armazenamento da biomassa catalítica imobilizada, além de resultados atuais quanto a síntese de FOS em modo batelada e os subprodutos gerados durante a reação, utilizando células biocatalíticas de Aspergillus oryzae IPT- 301.
Acesso aberto (Open Access)
Efeito do pré-tratamento térmico na remoção de ferro de bauxita e lama vermelha por separação magnética
(2024-01-29) Silva, Juliana Costa; Horta, Daniela Gomes; Roveri, Carolina Del; Lima, Odair
A bauxita, principal fonte primária de alumínio, é destinada majoritariamente à produção deste metal (95%), sendo usada também como matéria prima para fins não metalúrgicos. A produção de alumínio gera 120 milhões de toneladas do resíduo sólido denominado lama vermelha por ano. Além disso, devido a heterogeneidade dos depósitos, algumas áreas possuem teor de alumina que não atendem às especificações da produção de alumínio. Dessa forma, o objetivo do trabalho foi propor e avaliar estratégias de recuperação de minerais portadores de ferro de uma bauxita marginal e de lama vermelha, por meio da técnica de separação magnética precedida de pré-tratamento térmico com agente redutor. Amostras de bauxita e lama vermelha foram coletadas, preparadas, caracterizadas e submetidas à separação magnética a úmido em diversos campos precedida ou não de pré-tratamento térmico em forno rotativo tubular, utilizando-se coque ou H2 como agentes redutores. Os produtos foram caracterizados por Fluorescência de raios-X (FRX) e Difração de raios-X (DRX) a fim de avaliar a eficiência na separação magnética e as transformações de fase ocorridas devido ao pré-tratamento térmico. O pré-tratamento térmico resultou na desidratação de goethita a hematita, e redução de goethita a hematita e hematita a magnetita, que é um mineral de maior susceptibilidade magnética. Na separação magnética, para a bauxita, foram alcançados teores de Fe2O3 de 21,1%, com recuperação metalúrgica de 48,5% no produto magnético, em comparação a 11,0% na alimentação, usando pré-tratamento térmico com 850 ºC com coque. Para a lama que tinha 14,6% de Fe2O3, foi possível uma recuperação metalúrgica de Fe2O3 de 88,4%, com teor final de 33,3%, na mesma condição de tratamento térmico.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo da solubilidade de fitoesteróis em solventes com até quatro átomos de carbono em diferentes temperaturas
(2022-03-09) Guimarães, Isis Junqueira Furlan; Basso, Rodrigo Corrêa; Rolemberg, Marlus Pinheiro; Oliveira, Flávio Augusto Dias de
A desodorização é uma das etapas do processo de produção do óleo vegetal que consiste em eliminar componentes que causam odores e sabores desagradáveis a ele. Neste processo são eliminados componentes, na forma de uma mistura, que são interessantes para as indústrias químicas, farmacêuticas e alimentícias, dentre eles os fitoesteróis. Uma alternativa simples e de custo relativamente reduzido para a separação dos fitoesteróis dessa mistura é a dissolução fracionada que requer conhecimento da solubilidade dos componentes em diversos solventes e temperaturas. O desenvolvimento da metodologia experimental para determinação da solubilidade dos fitoesteróis mostrou que um tempo de 12 h foi suficiente para os sistemas atingirem o equilíbrio, e que o tempo de 4 h foi mais do que suficiente para a completa evaporação do butanol em estufa de circulação a 70 °C. Os resultados obtidos pela metodologia aplicada ao estudo da solubilidade dos fitoesteróis mostraram que solventes com cadeias carbônicas maiores, como o butanol, e temperaturas elevadas, 313,15K, solubilizam em maior quantidade a mistura de fitoesteróis. Ambos os modelos termodinâmicos, Wilson e NRTL, utilizados para modelar os sistemas binários em estudo mostraram boa representatividade dos resultados experimentais sendo que o modelo NRTL apresentou os menores desvios relativos médios iguais a respectivamente, 0,24, 0,29, 0,25 e 0,20%, para os sistemas contendo metanol, etanol, propanol e butanol. Os cálculos dos parâmetros de solubilidade de Hansen associados a representatividade da mistura de fitoesteróis por uma pseudomolécula teórica mostrou que as forças moleculares que regem as interações fitoesterol – solventes são majoritariamente as forças de dispersão, sendo este resultado corroborado pela maior solubilidade dos fitoesteróis em butanol em comparação aos demais solventes.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo do desempenho catalítico de células de Aspergillus oryzae IPT-301, imobilizadas em suportes porosos, para a produção de fruto- oligossacarídeos em reatores de leito fixo
(2025-03-13) Mello, Vinícius Gouveia de; Morales, Sergio Andres Villalba; Hoddapp, Maximillian Joachim; Rolemberg, Marlus Pinheiro
Os fruto-oligossacarídeos (FOS) são alimentos nutracêuticos considerados promissores substitutos de substâncias adoçantes convencionais. Mundialmente, observa-se um crescimento no mercado de FOS, com previsão para atingir cerca de US$ 6,25 bilhões até 2030. Muitos estudos têm se concentrado na síntese de FOS a partir da sacarose com o uso de células fúngicas com elevada atividade de transfrutosilação (𝐴𝑡). Destaca-se, nessa aplicação, a cepa Aspergillus oryzae IPT-301, tanto em estudos em batelada quanto em reatores contínuos. Isto posto, o presente trabalho objetivou avaliar o desempenho de células de A. oryzae IPT-301 imobilizadas em suportes compostos de espuma de poliuretano comercial (EPU) e poliácido láctico (PLA), empacotadas em reatores de leito fixo (PBR) para a produção de FOS. Os ensaios foram realizados com fluxo ascendente, pH de 5,5 e vazão de 1 ml min-1. No estudo da cinética enzimática com EPU, o sistema atingiu o regime estacionário a partir de cerca de 30 min e a maior 𝐴𝑡 (1504,27 ± 116,71 U g-1, 50 °C) foi obtida utilizando 473 g L-1 de sacarose na alimentação. Nos estudos de inibição, observou-se que baixa concentrações de glicose podem inibir a 𝐴𝑡 células de A. oryzae IPT-301. Pela avaliação da desativação com EPU, observaram-se decaimentos significativos de 𝐴𝑡 para temperaturas acima de 30 °C, porém, o maior valor de atividade média no período de 96 h foi obtido com 40°C. Na determinação da desativação para o PLA, estatisticamente não houve variação da atividade, provavelmente, devido à elevada oscilação no perfil de 𝐴𝑡 causada pela formação de caminhos preferenciais. Ressalta-se que, em todos os ensaios de desativação, os biocatalisadores tiveram 𝐴𝑡 até 96 h. Com o estudo da queda de pressão (Δ𝑃), observou-se que as esferas de vidro utilizadas na base e no topo do leito ofereceram a colaboração mais expressiva, representando cerca de 99 % da Δ𝑃 total. Na avaliação da distribuição de tempos de residência (DTR) com EPU, verificou-se um comportamento característico de reatores reais, com assimetria e variância significativa no perfil de DTR e tempo médio de residência de 38,34 min. Tais resultados demonstram que o uso de PBR empacotado com células de A. oryzae IPT-301 imobilizadas é uma alternativa promissora para a produção contínua de FOS.
Embargo
Filmes biopoliméricos carreadores de compostos fenólicos e óleo essencial de Rosmarinus officinalis L.
(2024-07-31) Nahás, Elisa Othero Scarcella; Silva, Eric Keven; Lelis, Ana Letícia Rodrigues Costa; Andrade, Grazielle Santos Silva
Os resíduos plásticos depositados no meio ambiente geram uma crescente preocupação instigando a pesquisa e desenvolvimento de alternativas sustentáveis, biodegradáveis e ambientalmente amigáveis. Neste sentido, surgem os filmes biopoliméricos que atendem estes critérios e vêm sendo amplamente utilizados como sistemas carreadores de compostos bioativos extraídos de matrizes vegetais. Este estudo valorizou a água residuária do processo de extração de óleo essencial (EO) de alecrim por hidrodestilação como um extrato aquoso (AE) rico em compostos fenólicos para incorporação em filmes biopoliméricos comestíveis à base de carboximetilcelulose (CMC). Além disso, o EO de alecrim foi adicionado individualmente e sinergicamente com o AE aos filmes de CMC. Os resultados deste estudo demonstraram que a adição dos compostos bioativos aumentou a espessura dos filmes de 0,10 mm para 0,14 mm, além de reduzir 46,65 % da solubilidade em água. Não foram observados efeitos da incorporação dos bioativos sobre a permeabilidade ao vapor d’água (PVA) e no grau de cristalinidade dos filmes. A análise morfológica por microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelou pequenos buracos provenientes das gotículas de óleo na superfície do filme e a espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) demonstrou boas interações entre os componentes, devido a formação de ligações de hidrogênio. A análise termogravimétrica (TGA) identificou pequenas alterações entre 150 °C e 360 °C que sugeriram a volatilização dos compostos fenólicos, Tween 80® e glicerol. Em relação às propriedades mecânicas, a resistência à tração (RT) não apresentou diferenças significativas, o alongamento na ruptura (AR) demonstrou resultados intermediários e o módulo de Young foi reduzido devido a incorporação dos bioativos do alecrim. O teor de fenólicos totais (TPC) foi maior, assim como a atividade antioxidante, evidenciando os compostos fenólicos presentes e sua atividade na funcionalização dos filmes produzidos. A incorporação do AE de alecrim e do EO na produção de filmes comestíveis a base de CMC é uma promissora alternativa para o desenvolvimento de filmes ativos para aplicação em alimentos, principalmente para o aumento da vida útil de produtos alimentares. Além disso, a valorização de um subproduto pode contribuir para a sustentabilidade da cadeia de processamento do EO de alecrim.
Acesso aberto (Open Access)
Produção de células íntegras lipolíticas a partir de subprodutos agroindustriais e seu emprego na geração de bioenergia
(2023-05-25) Lima, Débora Prudente; Paula, Ariela Veloso de; Bento, Heitor Buzetti Simões; Moura, Rafael Brito de
A crescente produção de resíduos sólidos é uma preocupação mundial e no Brasil o agronegócio é responsável por grande parte dessa produção, que, com descarte inadequado, aumentam os impactos ambientais. Os efluentes lipídicos também são uma preocupação para indústrias de abate, por exemplo, pois a gordura presente neles dificulta seu tratamento. Uma alternativa para tratá-lo é a digestão anaeróbia que gera biogás em seu processo. Contudo a hidrólise se torna sua etapa limitante. Assim, os pré-tratamentos vêm sendo estudados visando reduzir o tempo de hidrólise, como o enzimático, que aplica enzimas hidrolíticas para esse fim, sendo a lipase a mais adequada neste caso. Com isso, o presente trabalho teve como objetivo estudar a produção de células íntegras com lipase ligada ao micélio a partir dos fungos filamentosos A. oryzae e P. citrinum e dos subprodutos da indústria de alimentos okará, bagaço de malte e soro de queijo como fontes de nutrientes nos meios de cultura, em busca da melhor alternativa para aplicação na biodigestão anaeróbia de um efluente de abatedouro avícola. Incubou-se os cultivos por 72h à 30°C e 170rpm. Filtrou-se as amostras a vácuo e determinou-se a atividade hidrolítica (AH) do filtrado e biomassa. O fungo A. oryzae cultivado em okará apresentou células íntegras com maior AH (51,61±10,43 U/g). A construção da curva de crescimento do fungo apresentou o tempo ideal de cultivo de 96h com AH de 50,22±4,13 U/g e concentração de biomassa de 9,18±0,00 g/L. Os melhores resultados obtidos para os parâmetros bioquímicos da lipase foram no pH 8 e temperatura 45°C (AH = 50,60±0,77 U/g). O teste de armazenamento demonstrou que a biomassa perde 20% da sua AH após 2 meses congelada. A caracterização do efluente apresentou um pH de 6,60, Sólidos Totais, Fixos e Voláteis de 1073,33±29,69 mg/L, 324,00±36,06 mg/L e 749,33±6,43 mg/L, respectivamente, Lipídios 6686,50±16,76 mg/L e DQO 1430,00±99,22 mg/L. Afim de analisar a influência das variáveis temperatura, agitação e pH na Atividade Metanogênica Específica, realizou-se o planejamento fatorial completo 23 e sua análise estatística demonstrou que apenas a variável temperatura teve influência significativa nos ensaios, com um volume máximo de biogás obtido de 33,33±5,03 mL no ensaio a 30°C sem agitação e pH 6,60. Assim, pode-se concluir que esse estudo apresentou uma alternativa promissora de aplicação de subprodutos na produção de enzimas e geração de bioenergia.