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Title: Estudo da produção de celulases por fermentação semisólida em bagaço de caju (Anarcadium orcidentalle Lineu) utilizando o microorganismo Trichoderma sp.
Other Titles: Study of cellulose production by semi-solid fermentation in cashew apple (Anarcadium Orcidentalle Lineu) using the microorganism Trichoderma sp.
???metadata.dc.creator???: AMORIM, Beatriz Cavalcanti.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: OLIVEIRA, Líbia de Sousa Conrado.
???metadata.dc.contributor.referee1???: SILVA, Flávio Luiz Honorato da.
???metadata.dc.contributor.referee2???: MAIOR, Ana Maria Souto.
???metadata.dc.contributor.referee3???: ALMEIDA, Mércia Melo de.
Keywords: Enzima Celulolítica - Celulase;Bagaço de Caju;Fermentação Semisólida;Celulases - Produção;Anarcadium Orcidentalle Lineu;Trichoderma sp - Microorganismo;Materiais Lignocelulóticos;Processo Fermentativo;Metodologia de Superfície de Resposta;Cellulolytic Enzyme - Cellulase;Cashew Bagasse;Semi-Solid Fermentation;Cellulases - Production;Trichoderma sp - Microorganism;Lignocellulotic Materials;Lignocellulotic Materials;Fermentation Process;Response Surface Methodology
Issue Date: 2-Sep-2010
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: AMORIM, Beatriz Cavalcanti. Estudo da produção de celulases por fermentação semisólida em bagaço de caju (Anarcadium orcidentalle Lineu) utilizando o microorganismo Trichoderma sp. 2010. 106 f. (Dissertação de Mestrado em Engenharia Química), Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2010.
???metadata.dc.description.resumo???: Apesar da ampla utilização das celulases, o seu elevado custo tem tornado alguns processos onerosos. O pedúnculo do caju e um material lignocelulósico que apresenta uma estimativa de produção no Brasil em torno de 1,8 milhão de toneladas/ano concentrando-se basicamente na região Nordeste e com aproveitamento industrial de apenas 15 % do seu total. Dentro desse contexto, este trabalho teve por objetivo estudar a produção de celulase por fermentação semi-solida do resíduo de caju utilizando o microrganismo Trichoderma sp. Inicialmente, foi realizada uma caracterização físico-química do bagaço de caju e o levantamento da isoterma de adsorção de umidade do bagaço a uma temperatura de 30°C. Em seguida, estudou-se a fermentação semi-solida do bagaço de caju para produção da enzima, utilizando-se da metodologia de planejamento fatorial do tipo 22 com três repetições no ponto central para avaliar a influencia das variáveis dependentes, umidade inicial e concentração da fonte de nitrogênio, na atividade enzimática. O processo fermentativo foi desenvolvido para o bagaço de caju, lavado e sem lavar, utilizando o microrganismo Trichoderma sp. com uma concentração de 107 esporos/g, a uma temperatura de 30°C, com a umidade inicial variando de 45, 55 e 65% em base úmida, concentração da fonte de nitrogênio variando de 0,50, 0,75 e 1,00% e amostras foram coletas ao longo do processo para analises de pH, umidade, açucares redutores e atividade enzimática, expressa em carboximetilcelulase, ate um tempo de 73 horas. A caracterização físico-química mostrou que o bagaço de caju e um substrato viável para processo de produção da enzima celulase por apresentar condições favoráveis ao processo de fermentação com um pH acido ideal para a produção de enzimas em fermentação semi-solida com fungos (4,84 para o bagaço lavado e 3,94 para o bagaço sem lavar) e com uma fonte de carbono representada pelos açucares redutores (0,31% para o bagaço lavado e 25,53% para o bagaço sem lavar) e pela celulose (22,75% para o bagaço lavado e 21,32% para o bagaço sem lavar). O planejamento experimental mostrou que o processo fermentativo foi reprodutivo tanto para o bagaço lavado como para o sem lavar por apresentarem coeficientes de variação menores que 10% nos experimentos realizados no ponto central. A maior atividade enzimática obtida para o bagaço lavado foi de 1,173 U/g em 42 horas de fermentação quando utilizou-se 45% de umidade inicial e 1,00% de adição de fonte de nitrogênio e para o bagaço sem lavar, a maior atividade enzimática foi de 1,896 U/g em 18 horas de fermentação quando utilizou-se 55% de umidade inicial e 0,75% de adição de fonte de nitrogênio. A produtividade atingiu maiores valores quando se utilizou 55% de umidade inicial e 0,75% de adição de fonte de nitrogênio tanto para o bagaço lavado como para o bagaço sem lavar, com valores de 0,064 U/g.h e 0,105 U/g.h, respectivamente.
Abstract: Despite the widespread use of cellulases, their high cost has made some processes become expensive. The cashew apple is a lignocellulosic material which has an estimated production in Brazil around 1.8 million tons/year concentrating primarily in the Northeast and with industrial use of only 15% of its total. Within this context, this work aimed to study the production of cellulase by semisolid fermentation of cashew apple waste using microorganism Trichoderma sp. The first step was to perform a physical-chemical characterization of cashew bagasse and characterization of the moisture adsorption isotherm of bagasse at a temperature of 30°C. Then it was studied the semisolid fermentation of the cashew bagasse for production of the enzyme, using the design methodology of factorial type 22 with three replications at the central point to evaluate the influence of the dependent variables, initial moisture and concentration of nitrogen source on enzyme activity. The fermentation process was developed for the cashew bagasse, washed and unwashed, using the microorganism Trichoderma sp. with a concentration of 107 spores/g at a temperature of 30°C with the initial moisture content ranging from 45, 55 and 65% in wet basis, nitrogen source concentration ranging from 0.50, 0.75 and 1.00% and samples were collected throughout the process in order to analyze the pH, moisture, reducing sugars and enzyme activity, expressed in carboxymethylcellulase until a time of 73 hours. The physical-chemical characterization showed that the cashew bagasse is a suitable substrate for the production process of the enzyme cellulase for presenting favorable conditions for the fermentation process with an acidic pFI optimal for enzyme production in semisolid fermentation with fungi (4.84 for the washed bagasse and 3.94 for the unwashed bagasse) and a carbon source represented by reducing sugars (0.31% for the washed bagasse and 25.53% for the unwashed bagasse) and cellulose (22.75% for the washed bagasse and 21.32% for the unwashed bagasse). The experimental design showed that the fermentation process was reproductive for both washed bagasse as for the unwashed because they had coefficients of variation less than 10%o for replications at the central point. The major enzyme activity obtained for the washed bagasse was 1.173 U/g in 42 hours of fermentation when it was used 45% of initial moisture and 1.00% of added nitrogen source and the unwashed bagasse, the highest activity enzyme was 1.896 U/g in 18 hours of fermentation when it was used 55% of initial moisture and 0.75% of added nitrogen source. The major productivity obtained for the washed and unwashed bagasse was when used 55% of initial moisture and 0.75% of added nitrogen source with 0.064 U/g.h and 0.105 U/g.h, respectively.
Keywords: Enzima Celulolítica - Celulase
Bagaço de Caju
Fermentação Semisólida
Celulases - Produção
Anarcadium Orcidentalle Lineu
Trichoderma sp - Microorganismo
Materiais Lignocelulóticos
Processo Fermentativo
Metodologia de Superfície de Resposta
Cellulolytic Enzyme - Cellulase
Cashew Bagasse
Semi-Solid Fermentation
Cellulases - Production
Trichoderma sp - Microorganism
Lignocellulotic Materials
Lignocellulotic Materials
Fermentation Process
Response Surface Methodology
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Química.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/10245
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