Cultivo de Bacillus polymyxa para a Produção de Acetoína

91 Pages·2012·0.63 MB·Portuguese

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AGRADECIMENTOS
Primeiramente a Deus, sem serem necessários maiores esclarecimentos.
Aos meus pais, Selvino e Oneide pelo amor e compreensão que sempre tiveram e
têm por mim, minha eterna gratidão.
Aos meus tios Dejane e Mauri, pelo apoio incondicional e pelo acolhimento e
incentivodesdeo início desta jornada.
Ao professor Agenor Furigo Jr. pelo voto de confiança, pela orientação e pela
amizade.
Ao professor Jacir Dal Magro pelo estímulo inicial, ainda durante minha
graduação na UNOCHAPECO, para que prosseguisse com a vida acadêmica.
Aos mais que amigos Rênnio, um ótimo companheiroo e parceiro de cachaça, e
sua esposa Tatiana pelo companheirismo e parceria em todas as horas.
Aos colegas e amigos de laboratório Vanessa, Rafael, Mônica, Érica, Suzane.
Especialmente à Ernandes e Denise, pelas longas e produtivas horas de conversa.
Ao sempre eficaz Edevíson, pelo apoio e atenção.
À Coordenadoria de Pós-Gradução em Engenharia Química, por permitir o
desenvolvimento deste trabalho.
A CAPES, pelo apoio financeiro.
Meu muito obrigado a todos.
SUMÁRIO
SUMÁRIO i
ÍNDICE DE TABELAS iv
ÍNDICE DE FIGURAS v
NOMENCLATURA VIII
RESUMO IX
ABSTRACT X
1- INTRODUÇÃO 1
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 5
2.1AROMAS 5
2.1.1AROMAARTIFICIAL 6
2.1.2AROMANATURAL 7
2.2FUNÇÕESQUÍMICAS 7
2.3PRODUÇÃOBIOTECNOLÓGICA 7
2.4MERCADOMUNDIAL 9
2.5MICRORGANISMOS PRODUTORES DE ACETOÍNA 9
2.6BACILLUS POLYMYXA 11
2.7ACETOÍNA 12
2.8.1BIOSSÍNTESE DAACETOÍNA 12
2.8.2FATORESAMBIENTAIS 13
ii
3– MATERIAIS E MÉTODOS 18
3.1MICRORGANISMO 18
3.2MEIO DEMANUTENÇÃO 18
3.3PREPARO DO INÓCULO PARA OS ENSAIOS FERMENTATIVOS 19
3.4MEIO DE CULTIVO UTILIZADO NOS ENSAIOS FERMENTATIVOS 20
3.5ENSAIOSFERMENTATIVOS 20
3.6MÉTODOS ANALÍTICOS 21
3.6.1AMOSTRAGEM 21
3.6.2AVALIAÇÃO DA CONTAMINAÇÃO 21
3.6.3DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO CELULAR 22
3.6.4DOSAGEM DE GLICOSE 23
3.6.5DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE ACETOÍNA 23
3.7CINÉTICA MICROBIANA 24
3.7.1IDENTIFICAÇÃO DAS FASES DE CRESCIMENTO 24
3.7.2FATORES DE CONVERSÃO 26
4- RESULTADOS E DISCUSSÃO 30
4.1TESTE DE PH 30
4.1.1ENSAIO A PH INICIAL4,5 30
4.1.2ENSAIO A PH INICIAL5,0 34
4.1.3ENSAIO A PH5,5 37
4.2TESTES TEMPO DECULTIVO DOINÓCULO 42
4.2.1ENSAIO COM TEMPO DE CULTIVO DO INÓCULO DE20H 43
4.2.2ENSAIO COM TEMPO DE CULTIVO DO INÓCULO DE17H 46
4.3TESTE DE CONCENTRAÇÃO DE GLICOSE A DIFERENTEST 50
CI
4.3.1ENSAIO A30G/L E TEMPO DE CULTIVO DE20H 50
4.3.2ENSAIO A30G/L E TEMPO DE CULTIVO DE17H 53
iii
5. CONCLUSÕES 60
6. SUGESTÕES 63
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 65
8. ANEXOS 71
ANEXOI–CURVAS DE CALIBRAÇÃOPARA DETERMINAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO CELULAR
71
ANEXOII–CURVA DECALIBRAÇÃO PARADETERMINAÇÃO DACONCENTRAÇÃO DE
ACETOÍNA 75
iv
ÍNDICE DETABELAS
Tabela 2.1– Principais espécies de bactérias e leveduras produtoras de acetoína............10
Tabela 3.1– Composição do Meio AN para manutenção do microrganismo....................18
Tabela 3.2– Composição do Meio de cultivo YM................................................................19
Tabela 3.3–Composição do Meio PAY...............................................................................20
Tabela 4.1: Parâmetros cinéticos e estequiométricos do teste de pH inicial à agitação de
150rpm, S = 50g/L, T = 37ºC, t = 24h..............................................................................41
0 ci
Tabela 4.2: Parâmetros cinéticos e estequiométricos para o Teste de Tempo de cultivo do
Inóculo a pH = 5,5, S = 50g/L, T = 37ºC, agitação de 150rpm.........................................49
0
Tabela 4.3: Parâmetros cinéticos e estequiométricos para o Teste de Concentração de
Substrato a diferentes t a pH = 5,5, S = 30g/L, T = 37ºC, agitação de 150rpm .............57
ci 0
v
ÍNDICE DEFIGURAS
Figura 2.1– Bacillus polymyxa CCT 2479 12
Figura 2.2– Mecanismo de formação de acetoína a partir de hidroxietiltiamina pirofosfato
(LUERCE, 2002) 13
Figura 3.1– Shaker Incubador Refrigerado com Agitação modelo TE-421 TECNAL 19
Figura 3.2– Fases do Crescimento Microbiano (SCRIBAN, 1985) 25
Figura 4.1– Comportamento dinâmico da concentração de células (a), da concentração de
substrato (b), da concentração de acetoína (c) e do logaritmo da concentração de células
(d) apH inicial 4,5, S = 50g/L, T = 37ºC, agitação de 150rpm, t = 24h. 31
0 ci
Figura 4.2– Comportamento estequiométrico da conversão de substrato em célula (a), de
substrato em produto (b) e de célula em produto (c) a pH inicial 4,5, S = 50g/L, T = 37ºC,
0
agitação de 150rpm, t = 24h. 33
ci
Figura 4.3- Comportamento dinâmico da concentração de células (a), da concentração de
substrato (b), da concentração de acetoína (c) e do logaritmo da concentração de células
(d) a pH inicial 5,0, S = 50g/L, T = 37ºC, agitação de 150rpm, t = 24h. 35
0 ci
Figura 4.4– Comportamento estequiométrico da conversão de substrato em célula (a), de
substrato em produto (b) e de célula emproduto (c) a pH inicial 5,0, S = 50g/L, T = 37ºC,
0
agitação de 150rpm, t = 24h. 36
ci
Figura 4.5- Comportamento dinâmico da concentração de células (a), da concentração de
substrato (b), da concentração de acetoína (c) edo logaritmo da concentração de células
(d) a pH inicial 5,5, S = 50g/L, T = 37ºC, agitação de 150rpm, t = 24h. 38
0 ci
vi
Figura 4.6– Comportamento estequiométrico da conversão de substrato em célula (a), de
substrato em produto (b) e de célula em produto (c) a pH inicial 5,5, S = 50g/L, T = 37ºC,
0
agitação de 150rpm, t = 24h. 40
ci
Figura 4.7- Comportamento dinâmico da concentração de células (a), da concentração de
substrato (b), da concentração de acetoína (c) e do logaritmo da concentração de células
(d) a pH inicial 5,5, S = 50g/L, T = 37ºC, agitação de 150rpm, t = 20h. 44
0 ci
Figura 4.8– Comportamento estequiométrico da conversão de substrato em célula (a), de
substrato em produto (b) e de célula em produto (c) a pH inicial 5,5, S = 50g/L, T = 37ºC,
0
agitação de 150rpm, t = 20h. 45
ci
Figura 4.9- Comportamento dinâmico da concentração de células (a), da concentração de
substrato (b), da concentração de acetoína (c) e do logaritmo da concentração de células
(d) a pH inicial 5,5, S = 50g/L, T = 37ºC, agitação de 150rpm, t = 17h. 47
0 ci
Figura 4.10– Comportamento estequiométrico da conversão de substrato em célula (a), de
substrato em produto (b) e de célula em produto (c) a pH inicial 5,5, S = 50g/L, T = 37ºC,
0
agitação de 150rpm, t = 17h. 48
ci
Figura 4.11- Comportamento dinâmico da concentração de células (a), da concentração
de substrato (b), da concentração de acetoína (c) e do logaritmo da concentração de
células (d) a pH inicial 5,5, S = 30g/L, T = 37ºC, agitação de 150rpm, t = 20h. 51
0 ci
Figura 4.12– Comportamento estequiométrico da conversão de substrato em célula (a), de
substrato em produto (b) e de célula em produto (c) a pH inicial 5,5, S = 30g/L, T = 37ºC,
0
agitação de 150rpm, t = 20h. 53
ci