Efeito do glicerol como co-substrato na bioconversão de xilose em xilitol pela levedura Candida guilliermondii: modelagem e simulação
Sucrose is a specialized additive in a wide variety of foods as it offers the best palatability, making it more attractive for consumption. However, in excess, this sugar can cause harm to health. In this context, xylitol presents itself as an alternative, due to its sweetening potential similar to...
| Autor principal: | Dantas, Cinthia Barbosa |
|---|---|
| Formato: | Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2023
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| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30463 |
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riut-1-304632023-01-31T06:06:57Z Efeito do glicerol como co-substrato na bioconversão de xilose em xilitol pela levedura Candida guilliermondii: modelagem e simulação Effect of glycerol as co-substrate on the bioconversion of xylose to xylitol by the yeast Candida guilliermondii: modeling and simulation Dantas, Cinthia Barbosa Schmitz, Jones Erni Arruda, Priscila Vaz de Schmitz, Jones Erni Almeida, Robson Luciano de Scheufele, Fabiano Bisinella Biotecnologia Xilitol Leveduras Biotechnology Xylitol Yeast CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA Sucrose is a specialized additive in a wide variety of foods as it offers the best palatability, making it more attractive for consumption. However, in excess, this sugar can cause harm to health. In this context, xylitol presents itself as an alternative, due to its sweetening potential similar to that of sucrose, but with properties that are more advantageous to human well-being. Mostly, xylitol is produced through chemical processes, but that require several costly operations and that reduce the final yield of the process, thus, the biotechnological route can be an alternative for the industrial production of this sweetener. In this sense, yeasts are the most studied for this bioconversion, and among them are the Candida genus. The production of xylitol takes place through the reduction of xylose to xylitol through the enzyme Xylose Reductase (XR) in the presence of NADPH as a cofactor. During a bioconversion, there is the formation of glycerol as a by-product of this metabolism, which is undesirable due to the deviation of the main carbon source for its formation. Due to the high commercial value of the product, it is important to apply tools to help predict the production of this sweetener. Thus, the present work aims to evaluate mathematical models to predict the behavior of Candida guilliermondii yeast using glycerol as a co-substrate for the production of xylitol, using the MATLAB® program for simulation and optimization, considering the data available in the literature. According to the results, the models used are based to predict the behavior of the concentration profiles obtained for each condition tested, with R2 ranging from 0.9574 to 0.9833 for cell growth, 0.9264 to 0.9904 for glycerol, 0.9974 to 0.9995 for xylose and 0.9919 to 0.9983 for xylitol and with no expected variation between the 6 conditions analyzed, indicating good quality in the adjustments made and adequacy of the models to the observed data. A sacarose é um aditivo aplicado em uma ampla variedade de alimentos pois proporciona melhor palatabilidade, tornando-o mais atrativo para consumo. Entretanto, em excesso, esse açúcar pode causar malefícios à saúde. Nesse contexto, o xilitol se apresenta com uma alternativa, devido ao seu potencial adoçante semelhante ao da sacarose, mas com propriedades que são mais vantajosas ao bem estar humano. Majoritariamente, o xilitol é produzido por meio de processos químicos, mas que demandam diversas operações custosas e que diminuem o rendimento final do processo, sendo assim, a via biotecnológica pode ser uma alternativa para a produção industrial deste adoçante. Nesse sentido, as leveduras são as mais estudadas para essa bioconversão, e dentre elas estão as do gênero Candida. A produção de xilitol se sucede através da redução da xilose em xilitol através da enzima Xilose Redutase (XR) na presença de NADPH como cofator. Durante a bioconversão, verifica-se a formação de glicerol com um subproduto deste metabolismo, o que indesejável frente ao desvio da fonte de carbono principal para sua formação. Devido ao alto valor comercial do produto é importante a aplicação de ferramentas que auxiliem na previsão da produção deste adoçante. Dessa forma, o presente trabalho tem como finalidade avaliar modelos matemáticos para prever o comportamento da levedura Candida guilliermondii empregando glicerol como co-substrato para a produção de xilitol, utilizando o programa MATLAB® para simulação e otimização, considerando os dados disponíveis na literatura. De acordo com os resultados, os modelos utilizados se mostraram eficazes para prever o comportamento dos perfis de concentração avaliados para cada condição testada, com R 2 variando de 0,9574 a 0,9833 para crescimento celular, 0,9264 a 0,9904 para glicerol, 0,9974 a 0,9995 para xilose e 0,9919 a 0,9983 para xilitol e sem variação significativa entre as 6 condições analisadas, indicando boa qualidade nos ajustes realizados e adequação dos modelos aos dados observados. 2023-01-30T12:21:06Z 2023-01-30T12:21:06Z 2021-08-27 bachelorThesis DANTAS, Cinthia Barbosa. Efeito do glicerol como co-substrato na bioconversão de xilose em xilitol pela levedura Candida guilliermondii: modelagem e simulação. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30463 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Toledo Brasil Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia UTFPR |
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Sucrose is a specialized additive in a wide variety of foods as it offers the best palatability, making it more attractive for consumption. However, in excess, this sugar can cause harm to health. In this context, xylitol presents itself as an alternative, due to its sweetening potential similar to that of sucrose, but with properties that are more advantageous to human well-being. Mostly, xylitol is produced through chemical processes, but that require several costly operations and that reduce the final yield of the process, thus, the biotechnological route can be an alternative for the industrial production of this sweetener. In this sense, yeasts are the most studied for this bioconversion, and among them are the Candida genus. The production of xylitol takes place through the reduction of xylose to xylitol through the enzyme Xylose Reductase (XR) in the presence of NADPH as a cofactor. During a bioconversion, there is the formation of glycerol as a by-product of this metabolism, which is undesirable due to the deviation of the main carbon source for its formation. Due to the high commercial value of the product, it is important to apply tools to help predict the production of this sweetener. Thus, the present work aims to evaluate mathematical models to predict the behavior of Candida guilliermondii yeast using glycerol as a co-substrate for the production of xylitol, using the MATLAB® program for simulation and optimization, considering the data available in the literature. According to the results, the models used are based to predict the behavior of the concentration profiles obtained for each condition tested, with R2 ranging from 0.9574 to 0.9833 for cell growth, 0.9264 to 0.9904 for glycerol, 0.9974 to 0.9995 for xylose and 0.9919 to 0.9983 for xylitol and with no expected variation between the 6 conditions analyzed, indicating good quality in the adjustments made and adequacy of the models to the observed data. |
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2023 |
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DANTAS, Cinthia Barbosa. Efeito do glicerol como co-substrato na bioconversão de xilose em xilitol pela levedura Candida guilliermondii: modelagem e simulação. 2021. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2021. |
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