Please use this identifier to cite or link to this item: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/2459
Title: Ampliação de escala do processo de fermentação semissólida utilizando pedúnculo de caju seco para produção de pectinases.
Other Titles: Scale expansion of the semi-solid fermentation process using dry cashew peduncle to produce pectinases.
???metadata.dc.creator???: ALCÂNTARA, Siumara Rodrigues.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: SILVA, Flávio Luiz Honorato da.
???metadata.dc.contributor.referee1???: DEL BIANCHI, Vanildo Luiz.
???metadata.dc.contributor.referee2???: SANTOS, Sharline Fiorentino de Melo.
???metadata.dc.contributor.referee3???: GOMES, Josivanda Palmeira.
???metadata.dc.contributor.referee4???: OLIVEIRA, Líbia de Sousa Conrado.
Keywords: Suco de maracujá;Fermentação semissólida;Pectinases;Pendúnculo de caju;Reator de bandeja;Processo fermentativo;Estabilidade enzimática;Poligalacturonase;Atividade poligalacturonásica;Semi-solid fermentation;Passion fruit juice;Enzymatic Stability;Polygalacturonase activity
Issue Date: 6-Jun-2013
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: ALCÂNTARA, Siumara Rodrigues. Ampliação de escala do processo de fermentação semissólida utilizando pedúnculo de caju seco para produção de pectinases. 2013. 149f. (Tese de Doutorado em Engenharia de Processos), Programa de Pós-graduação em Engenharia de Processos, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2013.
???metadata.dc.description.resumo???: O objetivo deste trabalho foi estudar a produção de pectinases, usando o pedúnculo seco de caju (Anarcadium occidentale L.) como substrato e Aspergillus niger CCT0916 como microrganismo, visando à ampliação de escala do processo fermentativo e a aplicação do extrato enzimático no processo de produção de sucos de frutas tropicais. Para tanto, fez-se necessária a verificação da influência sinérgica de vários fatores no processo de fermentação, em escala de bancada. Assim, verificou-se a influência da quantidade de esporos inoculados, a umidade inicial do meio, a concentração de uma fonte de nitrogênio, e a temperatura, tendo como resposta a máxima atividade enzimática. A maior atividade poligalacturonásica (33,27U/g) foi encontrada com 50 %(b.u) de umidade inicial, 106 esporos por grama de meio úmido, 1,5 %(m/m) de sulfato de amônio e 35°C às 29 horas de fermentação. Os modelos para as 21, 29 e 54 horas de fermentação foram considerados estatisticamente significativos com 95% de confiança. Observou-se que a umidade possui maior influência no processo, tendo influência positiva em todos os tempos de fermentação. Analisou-se também a influência da espessura da camada de meio sólido e da temperatura de fermentação, através do processo de fermentação semissólida, usando um biorreator tipo bandeja. A maior atividade poligalacturonásica observada (15,72 U/g) foi obtida com 40 mm de espessura da camada de meio e temperatura de 23°C, às 69 horas de fermentação. Os modelos para as 45 e 69 horas de fermentação foram estatisticamente significativo para 95% de confiança. A temperatura é a variável que mais influencia o processo. Estudou-se a estabilidade da enzima poligalacturonase com relação à temperatura e ao pH, visando a posterior aplicação do complexo enzimático na redução da viscosidade e aumento da limpidez de sucos de frutas tropicais. A temperatura ótima de estabilidade da enzima foi 40°C. O pH ótimo encontra-se entre 2,5 e 3,5. Com até 30 minutos de exposição à temperatura e pH ótimos, a enzima se manteve com 90% de sua atividade. Após a fermentação através do processo semissólido, é necessária a extração da enzima do bolo fermentado. Assim, realizou-se estudo da extração da enzima poligalacturonase, usando água como solvente. A maior atividade poligalacturonásica 6,89 U/g foi obtida sob as condições de tempo 45 min, rotação do shaker 150 rpm e razão de solvente/massa de meio fermentado igual a 5 mL/g, caracterizando 35% a mais de recuperação. Os fatores que mais influenciaram o processo foram o tempo de contato e a rotação do shaker. Aplicou-se o extrato enzimático obtido por fermentação semissólida no suco tropical de maracujá, observando a variação de alguns parâmetros importantes para conservação da qualidade do mesmo. As características do suco in natura variam com relação ao reportado na literatura, uma vez que depende da época da colheita do fruto, fenômenos e práticas agrícolas, etc. Quanto a verificação da influência dos fatores sobre o processo de aplicação enzimática no suco, sob as condições de temperatura igual a 50°C, tempo de contato de 20 min e volume de enzima igual a 0,05 %(v/v), ocorreu a maior redução da quantidade de pectina, cerca de 95%. Não houve variação na acidez total e pH do suco após a hidrólise enzimática. Apenas o modelo empírico para a limpidez foi significativo com 95% de confiança, tendo a temperatura de hidrólise como fator que mais influenciou o processo. O menor valor de absorbância para a limpidez 0,04 foi alcançado sob as condições: temperatura de 30°C, tempo de contato de 20 min e volume de enzima igual a 0,15 %(v/v), correspondendo a uma redução de 98% da limpidez do suco in natura.
Abstract: Objective of this work is to study the pectinases production, using cashew apple dry bagasse (Anarcadium occidentale L.) as substrate and Aspergillus niger CCT0916 as microorganism, aiming to increase the scale of fermentation process and enzyme extract application in production process of tropical fruit juices. Therefore, it was necessary to verify the synergistic influence of various factors on fermentation process laboratory scale. Thus, it was found to influence the amount of spore inoculated, initial moisture content of the medium, nitrogen source concentration and temperature, in response to maximal enzyme activity. The highest polygalacturonase activity (33.27 U/g) was found with 50 %(w.b.) initial moisture, 106 spores per gram of wet medium, 1.5 %(m/m) of ammonium sulfate and 35°C at 29 hours of fermentation. The models for 21, 29 and 54 hours of fermentation were considered statistically significant at 95% confidence. It was noted that humidity has a greater influence on process, having a positive influence on all fermentation times. It was also analyzed the influence of solid medium thickness and fermentation temperature, through solid state fermentation process using a tray bioreactor. The higher polygalacturonase activity observed (15.72 U/g) was obtained with 40 mm thick layer of medium and temperature of 23°C at 69 hours of fermentation. Models for 45 and 69 hours of incubation were statistically significant to 95% confidence level. Temperature is the variable that most influences the process. It was studied the stability of the enzyme polygalacturonase in relation to temperature and pH in order to further application of enzymatic complex in viscosity reduction and increase the clarity of tropical fruit juices. Optimum temperature stability of polygalacturonase enzyme was 40°C. Optimum pH is between 2.5 and 3.5. With up to 30 minutes of exposure to the optimum temperature and pH, enzyme remained at 90% of its activity. After fermentation by the solid state process, it is necessary to extract the enzyme from fermented cake. Thus, a study was conducted of polygalacturonase enzyme extraction, using water as solvent. The highest activity poligalacturonase 6.89 U/g was obtained under conditions of time equal to 45 minutes, rotating shaker equal to 150 rpm and ratio of solvent/mass of fermented medium equal to 5 mL/g, characterizing 35% more recovery. Factors that most influenced the process were contact time and shaker rotation. It was applied the enzyme extract obtained by solid state fermentation in tropical passion fruit juice, observing the variation of some important parameters to keep the quality. Characteristics of fresh juice vary with respect to that reported in literature, it depends on the time of harvest fruit, phenomena and agricultural practices, etc. As for checking the factors influence on process, the best results to reduction of pectin amount, about 95%, were under conditions of temperature 50°C, contact time 20 min and amount of enzyme equal to 0.05 %(v/v). There was no change in the total acidity and pH of juice after enzymatic hydrolysis. Only the empirical model for the clarity was significant with 95% confidence, taking hydrolysis temperature as a factor that influenced the process. The lowest absorbance for clarity 0.04 was achieved under the conditions: 30°C, contact time 20 min and amount of enzyme equals 0.15 %(v/v), corresponding to a reduction 98% of fresh juice clarity.
Keywords: Suco de maracujá
Fermentação semissólida
Pectinases
Pendúnculo de caju
Reator de bandeja
Processo fermentativo
Estabilidade enzimática
Poligalacturonase
Atividade poligalacturonásica
Semi-solid fermentation
Passion fruit juice
Enzymatic Stability
Polygalacturonase activity
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia de Processos.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/2459
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia de Processos.

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
SIUMARA RODRIGUES ALCÂNTARA - TESE PPGEP 2013..pdfSiumara Rodrigues Alcântara - Tese PPGEP 2013.4.41 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.