Obtenção de celulose bacteriana a partir de resíduos agroindustriais com potencial para formulação de embalagens bioativas
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/44972 |
Resumo: | A celulose é um homopolímero linear, obtido pincipalmente a partir de matéria vegetal, largamente utilizado nas indústrias dos mais diversos segmentos. Suas aplicações podem ser ampliadas através das divergências nas propriedades físico-químicas e mecânicas encontradas na celulose de origem bacteriana, como a utilização para a produção de embalagens bioativas, que são materiais que podem interagir com os alimentos de maneira desejável sem provocar alterações nas suas propriedades físicas, químicas, nutricionais e organolépticas. Mediante o exposto, este trabalho tem como objetivo produzir e caracterizar celulose bacteriana a partir de resíduos agroindustriais utilizando a Komagataeibacter hansenii (ATCC 23769) e propor a formulação de uma embalagem bioativa composta pela associação desse polímero com a quitosana fúngica. Para isso, a celulose bacteriana foi produzida por Komagataeibacter hansenii em meio alternativo composto por resíduos industriais (milhocina e glicerol). A quitosana fungica foi cedida pelo grupo de pesquisa do LaMAp, tendo sido produzida por Aspergillus niger crescido em meio de cultivo alternativo (resíduos agroindustriais vegetais). As embalagens bioativas foram preparadas através da formulação de uma solução aquosa de carboximetilcelulose (1%) e quitosana fúngica (1%) em ácido cítrico a 4%. No estudo da composição dos resíduos utilizados neste trabalho pode-se constatar que a glicerina bruta (ph 9,46; teor de cinzas 4,57 ± 0,015, umidade 42,17 ± 0,2; Material orgânica não glicerinosa 20,5 ± 0,05 e concentração de glicerol de 53,26 %) e a milhocina (ph 4,17; açucares totais 115,74 e redutores 12,36 mg/ml; teor de cinzas 7,06 ± 0,015, umidade 56,36 e proteínas totais 27,63 ± 0,03%) possuem potencial para utilização na formulação de meios de cultivo de baixo custo para produção de celulose bacteriana, o primeiro atuando como fonte principal de carbono e o segundo como fonte de nitrogênio e de outros micronutrientes. Essa afirmação se justifica, pois, durante a produção de celulose bacteriana o meio de cultura alternativo proporcionou uma maior estabilidade no pH ao longo da fermentação e possibilitou uma obtenção de celulose aproximadamente duas vezes maior no meio alternativo, quando comparado com um meio anteriormente descrito. Através da análise da FTIR pode-se aferir que ambas as membranas, obtidas nos diferentes meios, apresentaram bandas em 3334, 2911, 1165 cm-1 e no intervalo entre 1028-1072 cm-1, o que confirma a pureza da celulose bacteriana (CB) produzida. A embalagem bioativa formulada demonstrou uma procedibilidade satisfatória quanto a inibição do crescimento dos fungos Aspergillus niger, Rhizopus stolonifer e Citeromyces siamensis, com taxas de viabilidade celular inferiores a 20% durante as 96 horas de incubação. Diante do exposto, conclui-se que a utilização de resíduos (agro)industriais, como a milhocina e o glicerol, como substratos alternativos para a obtenção de celulose bacteriana possui um potencial promissor que influi diretamente no valor do produto final e com a preservação do meio ambiente, pois reutiliza materiais que outrora eram descartados na natureza. Além disso a formulação de embalages bioativas a base de quitosana/carboximetilcelulose demonstrou um potencial de ação como agente de preservação que pode ser interessante para a indústria alimentícia. |
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Suas aplicações podem ser ampliadas através das divergências nas propriedades físico-químicas e mecânicas encontradas na celulose de origem bacteriana, como a utilização para a produção de embalagens bioativas, que são materiais que podem interagir com os alimentos de maneira desejável sem provocar alterações nas suas propriedades físicas, químicas, nutricionais e organolépticas. Mediante o exposto, este trabalho tem como objetivo produzir e caracterizar celulose bacteriana a partir de resíduos agroindustriais utilizando a Komagataeibacter hansenii (ATCC 23769) e propor a formulação de uma embalagem bioativa composta pela associação desse polímero com a quitosana fúngica. Para isso, a celulose bacteriana foi produzida por Komagataeibacter hansenii em meio alternativo composto por resíduos industriais (milhocina e glicerol). A quitosana fungica foi cedida pelo grupo de pesquisa do LaMAp, tendo sido produzida por Aspergillus niger crescido em meio de cultivo alternativo (resíduos agroindustriais vegetais). As embalagens bioativas foram preparadas através da formulação de uma solução aquosa de carboximetilcelulose (1%) e quitosana fúngica (1%) em ácido cítrico a 4%. No estudo da composição dos resíduos utilizados neste trabalho pode-se constatar que a glicerina bruta (ph 9,46; teor de cinzas 4,57 ± 0,015, umidade 42,17 ± 0,2; Material orgânica não glicerinosa 20,5 ± 0,05 e concentração de glicerol de 53,26 %) e a milhocina (ph 4,17; açucares totais 115,74 e redutores 12,36 mg/ml; teor de cinzas 7,06 ± 0,015, umidade 56,36 e proteínas totais 27,63 ± 0,03%) possuem potencial para utilização na formulação de meios de cultivo de baixo custo para produção de celulose bacteriana, o primeiro atuando como fonte principal de carbono e o segundo como fonte de nitrogênio e de outros micronutrientes. Essa afirmação se justifica, pois, durante a produção de celulose bacteriana o meio de cultura alternativo proporcionou uma maior estabilidade no pH ao longo da fermentação e possibilitou uma obtenção de celulose aproximadamente duas vezes maior no meio alternativo, quando comparado com um meio anteriormente descrito. Através da análise da FTIR pode-se aferir que ambas as membranas, obtidas nos diferentes meios, apresentaram bandas em 3334, 2911, 1165 cm-1 e no intervalo entre 1028-1072 cm-1, o que confirma a pureza da celulose bacteriana (CB) produzida. A embalagem bioativa formulada demonstrou uma procedibilidade satisfatória quanto a inibição do crescimento dos fungos Aspergillus niger, Rhizopus stolonifer e Citeromyces siamensis, com taxas de viabilidade celular inferiores a 20% durante as 96 horas de incubação. Diante do exposto, conclui-se que a utilização de resíduos (agro)industriais, como a milhocina e o glicerol, como substratos alternativos para a obtenção de celulose bacteriana possui um potencial promissor que influi diretamente no valor do produto final e com a preservação do meio ambiente, pois reutiliza materiais que outrora eram descartados na natureza. Além disso a formulação de embalages bioativas a base de quitosana/carboximetilcelulose demonstrou um potencial de ação como agente de preservação que pode ser interessante para a indústria alimentícia.FACEPECellulose is a linear homopolymer, mainly obtained from vegetable matter, widely used in industries in the most diverse segments. Its applications can be expanded through the divergences in the physical-chemical and mechanical properties found in cellulose of bacterial origin, such as the use for the production of bioactive packaging, which are materials that can interact with food in a desirable manner without causing changes in its properties physical, chemical, nutritional and organoleptic. Based on the above, this work aims to produce and characterize bacterial cellulose from agro-industrial residues using Komagataeibacter hansenii (ATCC 23769) and to propose the formulation of a bioactive packaging composed by the association of this polymer with fungal chitosan. For that, bacterial cellulose was produced by K. hansenii in an alternative medium composed of industrial residues (corn steep liquor and glycerol). The fungal chitosan was provided by the LaMAp research group, having been produced by Aspergillus niger grown in an alternative culture medium (vegetable agro-industrial residues). Bioactive packaging was prepared by formulating an aqueous solution of carboxymethylcellulose (0.3%) and fungal chitosan (1%) in 4% citric acid. In the study of the composition of the residues used in this work, it can be seen that the crude glycerin (ph 9.46; ash content 4.57 ± 0.015, humidity 42.17 ± 0.2; non-glycerin organic material 20.5 ± 0.05 and glycerol concentration of 53.26%) and corn steep liquor (ph 4.17; total sugars 115.74 and reducers 12.36 mg/ml; ash content 7.06 ± 0.015, moisture 56.36 and proteins totals 27.63 ± 0.03%) have potential for use in the formulation of low-cost culture media for the production of bacterial cellulose, the first acting as the main source of carbon and the second as a source of nitrogen and other micronutrients. This statement is justified, because, during the production of bacterial cellulose, the alternative culture medium provided greater stability in pH throughout the fermentation and made it possible to obtain cellulose approximately twice as high in the alternative medium, when compared with a previously described medium. Through FTIR analysis, it can be verified that both membranes, obtained in different media, showed bands at 3334, 2911, 1165 cm-1 and in the range between 1028-1072 cm-1, which confirms the purity of bacterial cellulose (CB) produced. The formulated bioactive packaging demonstrated satisfactory suitability as to the growth inhibition of the fungi Aspergillus niger, Rhizopus stolonifer and Citeromyces siamensis, with cell viability rates below 20% during the 96 hours of incubation. Given the above, it is concluded that the use of (agro)industrial residues, such as corn steep liquor and glycerol, as alternative substrates for obtaining bacterial cellulose has a promising potential that directly influences the value of the final product and with the preservation of the environment, because it reuses materials that were once discarded in nature. In addition, the formulation of bioactive packaging based on chitosan / carboxymethylcellulose demonstrated an action potential as a preservation agent that may be interesting for the food industry.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Biotecnologia IndustrialUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/embargoedAccessResíduos industriaisResíduos agrícolasBiotecnologiaObtenção de celulose bacteriana a partir de resíduos agroindustriais com potencial para formulação de embalagens bioativasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALDISSERTAÇÃO Felipe Ravelly Alves de Souza.pdfDISSERTAÇÃO Felipe Ravelly Alves de Souza.pdfapplication/pdf1353357https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/44972/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Felipe%20Ravelly%20Alves%20de%20Souza.pdf2b7927efea8b4594c1a70efa60f3840aMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; 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