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Tipo de Documento: Dissertação
Título: Estudo da produção de enzimas amilolíticas utilizando resíduo agroindustrial (Manipueira)
Autor(es): Oliveira, Thaynah Silveira de
Data do documento: 23-Fev-2017
Orientador: Souza, Roberto Rodrigues
Coorientador: Rodrigues, Jacqueline Rego da Silva
Resumo: As enzimas amilolíticas são consideradas de grande importância biotecnológica. A busca por microrganismos excretores de amilase é considerada um processo contínuo visto que há uma grande demanda nas indústrias e uma necessidade de enzimas mais específicas para cada processo. Uma alternativa economicamente viável para produção dessas enzimas é o uso de resíduos ricos em amido em substituição aos meios de culturas sintéticos de alto custo. Dentre tais resíduos, destaca-se a manipueira, um resíduo líquido gerado na etapa de prensagem da mandioca para obtenção da farinha, altamente produzido no estado de Sergipe e que apresenta nutrientes necessários ao crescimento de microrganismos. O presente trabalho teve como objetivo isolar microrganismos produtores de enzimas amilolíticas, utilizando a manipueira como fonte de isolamento e meio de produção, através de fermentação submersa. Uma sequência de planejamento fatorial foi proposta para encontrar uma região ótima das condições de processo, visando uma maior produção amilolítica e maior aproveitamento do resíduo. O perfil de produção de amilase foi delineado a partir das atividades dextrinizante e sacarificante. O isolamento foi realizado através da técnica de semeadura por esgotamento em meio ágar nutriente e batata dextrose, o qual apresentou três cepas com capacidade de excretar enzimas amilolíticas (TP02, TN03, TN04), com destaque para o índice de atividade enzimática do isolado TN04 de 9,28. Através da fermentação em meio líquido sintético com amido a 1% como indutor, a linhagem TP02 foi selecionada por apresentar maiores atividades (16,15 U.mL-1 dextrinizante e 0,66 U.mL-1 sacarificante), sendo assim empregada no estudo da produção de amilases utilizando a manipueira bruta e tratada como substrato, para investigação da influência do tratamento da manipueira. Os valores de atividade para manipueira tratada e bruta foram, respectivamente, para atividade dextrinizante (34,78 U/mL e 36,03 U.mL-1 ), e, para atividade sacarificante (37,52 U.mL-1 e 36,81 U.mL-1 ). Esses valores foram maiores do que quando utilizado meio sintético, confirmando o potencial desse resíduo na produção de amilases. O tratamento da manipueira não resultou em grande diferença na produção da amilase, com isso a manipueira bruta foi utilizada no planejamento visando à diminuição dos custos da produção. Através do planejamento fatorial fracionário 2 (4-1) foi possível selecionar as variáveis de maiores efeitos significativos (p<0,05) para produção de amilases, que foram pH e concentração de manipueira e, fixar os valores de temperatura em 30°C e agitação em 100 rpm, através da análise do comportamento das médias entres esses fatores. O planejamento fatorial completo 3 2 possibilitou encontrar uma região ótima para as condições do processo. A faixa ótima para o pH está entre 7,5 e 8, e para concentração da manipueira entre 80% e 100%. Os maiores valores obtidos de atividade dextrinizante e sacarificante no ensaio com pH 8 e 100% de concentração de manipueira, avaliados no tempo de 144 horas, foram 97,39 U.mL-1 e 79,86 U.mL-1 , respectivamente. O extrato enzimático produzido nas condições de região ótima possui temperatura ótima para hidrólise entre 50 a 70°C e pH ótimo 7. Esses dados demonstram o potencial do microrganismo isolado e do uso da manipueira para obtenção de enzimas amilolíticas com aplicação promissora nos mais diversos setores das indústrias.
Abstract: Amylolytic enzymes are considered of great biotechnological importance. The search for amylase excretory microorganisms is considered a continuous process since there is a great demand in the industries and a need for more specific enzymes for each process. An economically viable alternative for the production of these enzymes is the use of starch-rich residues instead of high-cost synthetic culture media. Among these residues, manipueira is highlight, a liquid residue generated in the pressing stage of the cassava to obtain the flour, highly produced in the state of Sergipe and that presents nutrients necessary for the growth of microorganisms. The present work aimed to isolate microorganisms producing amylolytic enzymes, using manipueira as a source of isolation and means of production through submerged fermentation. A sequence of factorial planning was proposed to find an optimum region of the process conditions, aiming a greater amylolytic production and greater utilization of the residue. The amylase production profile was delineated from the dextrinizing and saccharifying activities. Isolation was carried out through the sowing technique by nutrient and potato dextrose, which showed three strains capable of excreting amylolytic enzymes (TP02, TN03, TN04), with emphasis on the enzymatic activity index of TN04 isolate of 9.28. The TP02 strain was selected as the most important activity (16.15 U.mL-1 dextrinizing and 0.66 U.mL-1 saccharifying) by fermentation in synthetic liquid with 1% starch medium as an inducer, being thus employed in the study of the production of amylases using the manipueira crude and treated as substrate, to investigate the influence of the manipueira treatment. The activity values when using the manipueira in its treated and crude form were, respectively, for dextrinizing activity (34.78 U.mL1 and 36.03 U.mL-1 ), and for saccharifying activity (37.52 U. mL -1 and 36.81 U.mL-1 ). These values were higher than when using synthetic medium, confirming the potential of this residue in the production of amylases. The treatment of the manipueira did not result in a great difference in the production of the amylase, with that the crude manipueira was used in the planning aiming at the decrease of the costs of the production By means of the fractional factorial design 2 (4-1) it was possible to select the variables with the greatest significant effects (p <0.05) for the production of amylases, which were pH and manipueira concentration, and set temperature values at 30 ° C and stirring at 100 rpm, by analyzing the behavior of the means between these factors. The complete factorial design 32 made it possible to find an optimal region for the process conditions. The optimal range for pH is between 7.5 and 8, and for manipueira concentration, 80% to 100%. The highest values of dextrinizing and saccharifying activity in the assay with pH 8 and 100% of manipueira concentration, evaluated at 144 hours were 97.39 U.mL-1 and 79.86 U.mL-1 , respectively. The enzymatic extract produced under optimum region conditions has the optimum temperature for hydrolysis at 50 to 70 °C and optimum pH 7. These data demonstrate the potential of the isolated microorganism and the use of the manipueira to obtain amylolytic enzymes with promising aplications in a wide range of industries.
Palavras-chave: Engenharia química
Enzimas
Metabolismo microbiano
Microrganismos
Enzimas amilolíticas
Manipueira
Microorganisms
Amylolytic enzymes
área CNPQ: ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Agência de fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Idioma: por
Sigla da Instituição: Universidade Federal de Sergipe
Programa de Pós-graduação: Pós-Graduação em Engenharia Química
Citação: OLIVEIRA, Thaynah Silveira de. Estudo da produção de enzimas amilolíticas utilizando resíduo agroindustrial (Manipueira). 2017. 88 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2017.
URI: http://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/17070
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