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Produção de ácido cítrico por Botryosphaeria ribis EC-01 em fermentação submersa utilizando resíduos agroindustriais

Citric acid is used in many industrial processes, being mostly used in the food industry, due to its biodegradable, water¬soluble, non¬toxic, antioxidant, acidulating and flavoring properties. Currently, its industrial production is carried out by fermentation using filamentous f...

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Autor principal: Trindade, Virginia Sanches Coelho de Oliveira
Formato: Dissertação
Idioma: Português
Publicado em: Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2021
Assuntos:
Biotecnologia - Indústria
Melaço
Ácido cítrico
Biotechnology industries
Molasses
Citric acid
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Engenharia Química
Acesso em linha: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25833
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spelling riut-1-258332021-08-26T06:05:28Z Produção de ácido cítrico por Botryosphaeria ribis EC-01 em fermentação submersa utilizando resíduos agroindustriais Citric acid production by Botryosphaeria ribis EC­01 in submerse fermentation using agroindustrial waste Trindade, Virginia Sanches Coelho de Oliveira Andrade, Milena Martins https://orcid.org/0000-0002-8521-2023 http://lattes.cnpq.br/0974988053890754 Tonin, Lilian Tatiani Dusman https://orcid.org/0000-0002-8250-8064 http://lattes.cnpq.br/5182710800072951 Sipoli, Caroline Casagrande https://orcid.org/0000-0002-7458-2192 http://lattes.cnpq.br/8845341087624651 Golias, Halison Correia https://orcid.org/0000-0002-5632-929X http://lattes.cnpq.br/7642529103733961 Tonin, Lilian Tatiani Dusman https://orcid.org/0000-0002-8250-8064 http://lattes.cnpq.br/5182710800072951 Biotecnologia - Indústria Melaço Ácido cítrico Biotechnology industries Molasses Citric acid CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA Engenharia Química Citric acid is used in many industrial processes, being mostly used in the food industry, due to its biodegradable, water¬soluble, non¬toxic, antioxidant, acidulating and flavoring properties. Currently, its industrial production is carried out by fermentation using filamentous fungus Aspergillus niger and sugarcane molasses as substrate. However, the increasing industrial demand for this acid requires the development of more efficient of production routes. This study aimed to evaluate the citric acid production by filamentous fungus Botryosphaeria ribis EC¬01 using agroindustrial residues such as malt, yeast extract, soybean cake, glycerol and sugarcane molasses. There are no reports in the literature that explores the capacity of B. ribis EC¬01 for the production of citric acid. After selecting the variables that positively influenced the production of this acid, 2 3 rotational central composite designs were developed. Citric acid was quantified by spectrophometric method using trichloroacetic acid, acetic anhydride and pyridine at 420nm and 37ºC for 30 min. Soybean cake and sugarcane molasses enhanced the production of citric acid by B. ribis EC¬01, reaching 5,75 mg mL¬1 , with 14 % (w/v) soybean cake in 24 h, and 3,41 mg mL¬1 with 14 % (w/v) sugarcane molasses in the period of 120 h. A factorial design, considering time (20 ¬ 120 h) and the concentrations of soybean cake and sugarcane molasses (0 ¬ 20 % w/v), was evaluated, and this first model was predictive. From the responses obtained, a second factorial design was developed using time (13 – 63 h), soybean cake (15 ¬ 25 %, w/v) and sugarcane molasses (20 ¬ 40 %, w/v). The optimal conditions for the production of citric acid by B. ribis EC¬01 were determined (R2 = 0.85) and the optimal values for time, soybean cake and sugarcane molasses were 13 h, 25 % (w/v) and 35 % (w/v), respectively. The model was validated obtaining citric acid production of 10.01 ± 0.07 mg mL¬1 of, which is very close to the predicted value of 11.79 mg mL¬1 . The results showed that B. ribis EC-01 filamentous fungus has potential to produce citric acid by submerged fermentation using soybean cake and sugarcane molasses agroindustrial residues at times shorter than those reported in the literature, which makes the process economically viable. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) O ácido cítrico é amplamente utilizado em diversos processos industriais, principalmente nas indústrias alimentícias por ser biodegradável, solúvel em água, atóxico, antioxidante, acidulante e flavorizante. Atualmente, sua produção industrial é realizada por via fermentativa utilizando o fungo filamentoso Aspergillus niger e melaço de cana como substrato. Entretanto, a crescente demanda industrial por este ácido faz com que novas rotas de produção mais viáveis sejam traçadas. O presente estudo teve como objetivo avaliar a produção de ácido cítrico pelo fungo filamentoso Botryosphaeria ribis EC­01, utilizando os resíduos agroindustriais malte, extrato de levedura, torta de soja, glicerol e melaço de cana. Não existe relatos na literatura que explore a capacidade de B. ribis EC­01 na produção de ácido cítrico. Após a seleção das variáveis que influenciaram positivamente a produção deste ácido, planejamentos fatoriais 23 composto central rotacional foram desenvolvidos. O ácido cítrico foi quantificado por método espectrofotométrico, utilizando­se ácido tricloroacético, anidrido acético e piridina a 420 nm, 37 ºC e 30 min. A torta de soja e o melaço de cana aumentaram a produção de ácido cítrico por B. ribis EC­01, alcançando 5,75 mg mL­1, com 14 % (m/v) de torta de soja em 24 h, e 3,41 mg mL­1 com 14 % (m/v) de melaço de cana no tempo de 120 h. Um planejamento fatorial, considerando tempo (20 – 120 h) e as concentrações de torta de soja e de melaço de cana (0 – 20 % m/v), foi avaliado, sendo que este primeiro modelo foi preditivo. A partir das respostas obtidas, um segundo planejamento fatorial foi desenvolvido, utilizando­se tempo (13 – 63 h), torta de soja (15 – 25 %, m/v) e melaço de cana (20 – 40 %, m/v). As condições ótimas de produção de ácido cítrico por B. ribis EC­01 foram determinadas (R2 = 0,85) e as valores ótimos de tempo, torta de soja e melaço de cana foram de 13 h, 25 % (m/v) e 35 % (m/v), respectivamente. O modelo foi validado, obtendo­se valor de 10,01 ± 0,07 mg mL­1 de ácido cítrico, o que está bem próximo ao valor predito de 11,79 mg mL­1. Os resultados mostraram que o fungo filamentoso B. ribis EC­01 possui potencial de produção de ácido cítrico por fermentação submersa utilizando os resíduos agroindustriais torta de soja e melaço de cana em tempos bem inferiores aos relatados pela literatura, o que torna o processo viável economicamente. 2021-08-25T12:28:58Z 2022-12-01 2021-08-25T12:28:58Z 2021-05-25 masterThesis TRINDADE, Virginia Sanches Coelho de Oliveira. Produção de ácido cítrico por Botryosphaeria ribis EC-01 em fermentação submersa utilizando resíduos agroindustriais. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Apucarana, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25833 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Apucarana Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química UTFPR
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Trindade, Virginia Sanches Coelho de Oliveira
Produção de ácido cítrico por Botryosphaeria ribis EC-01 em fermentação submersa utilizando resíduos agroindustriais
description Citric acid is used in many industrial processes, being mostly used in the food industry, due to its biodegradable, water¬soluble, non¬toxic, antioxidant, acidulating and flavoring properties. Currently, its industrial production is carried out by fermentation using filamentous fungus Aspergillus niger and sugarcane molasses as substrate. However, the increasing industrial demand for this acid requires the development of more efficient of production routes. This study aimed to evaluate the citric acid production by filamentous fungus Botryosphaeria ribis EC¬01 using agroindustrial residues such as malt, yeast extract, soybean cake, glycerol and sugarcane molasses. There are no reports in the literature that explores the capacity of B. ribis EC¬01 for the production of citric acid. After selecting the variables that positively influenced the production of this acid, 2 3 rotational central composite designs were developed. Citric acid was quantified by spectrophometric method using trichloroacetic acid, acetic anhydride and pyridine at 420nm and 37ºC for 30 min. Soybean cake and sugarcane molasses enhanced the production of citric acid by B. ribis EC¬01, reaching 5,75 mg mL¬1 , with 14 % (w/v) soybean cake in 24 h, and 3,41 mg mL¬1 with 14 % (w/v) sugarcane molasses in the period of 120 h. A factorial design, considering time (20 ¬ 120 h) and the concentrations of soybean cake and sugarcane molasses (0 ¬ 20 % w/v), was evaluated, and this first model was predictive. From the responses obtained, a second factorial design was developed using time (13 – 63 h), soybean cake (15 ¬ 25 %, w/v) and sugarcane molasses (20 ¬ 40 %, w/v). The optimal conditions for the production of citric acid by B. ribis EC¬01 were determined (R2 = 0.85) and the optimal values for time, soybean cake and sugarcane molasses were 13 h, 25 % (w/v) and 35 % (w/v), respectively. The model was validated obtaining citric acid production of 10.01 ± 0.07 mg mL¬1 of, which is very close to the predicted value of 11.79 mg mL¬1 . The results showed that B. ribis EC-01 filamentous fungus has potential to produce citric acid by submerged fermentation using soybean cake and sugarcane molasses agroindustrial residues at times shorter than those reported in the literature, which makes the process economically viable.
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