AUTOMAÇÃO DE REATOR DE FERMENTAÇÃO EM ESTADO SÓLIDO PARA SÍNTESE DE ENZIMAS
DOI:
https://doi.org/10.18066/revistaunivap.v25i49.2015
Resumo
A produção de enzimas por meio de processos de fermentação sólida tem apresentado renovado interesse nos últimos anos, principalmente agora buscando tecnologias mais limpas que diminuam o impacto sobre o meio ambiente. Existem poucos dados na literatura que tratam da automação de reatores para a fermentação sólida. Nesse tipo de fermentação existe a dificuldade de avaliar e controlar os principais parâmetros que estão envolvidos no processo, principalmente, pH, temperatura, agitação e umidade do meio. Observando esse cenário, o objetivo deste trabalho foi a ampliação de escala e automação de parâmetros de temperatura e agitação do processo biotecnológico de produção de enzima tanase. O projeto da pá mecânica foi realizado com auxílio do software AutoCAD (Autodesk, EUA), e desenvolvido através de processo de torneamento com material de polipropileno. Para a automação do reator foi utilizado um Controlador Lógico Programável (CLP) e uma placa de driver contendo o circuito integrado ULN2003. O CLP foi programado utilizando o Software Clikedit-02 para controlar a rotação do motor durante a fermentação, a temperatura do processo foi monitorada através de um termopar tipo JK. Os resultados obtidos indicaram que uma alta intensidade de agitação no meio de fermentação pode prejudicar a produção da enzima (0,02 U/mL), sendo que agitações mais brandas favorecem a produção (0,041 U/mL). Conclui-se que a utilização de agitação no meio fermentativo auxilia para homogeneização do calor oriundo do metabolismo microbiano na produção da enzima tanase, porém, percebeu-se que agitações muito intensas e vigorosas diminuem a atividade enzimática.
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Referências
ABRUNHOSA, L.; VENÂNCIO, A. Isolation and purification of an enzyme hydrolyzing ochratoxin A from Aspergillus niger. Biotechnology letters, v. 29, n. 12, p. 1909-1914, 2007.
AGUDELO, L. M. G. Avaliação de um biorreator rotativo para fermentação em estado sólido. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, São José do Rio Preto, 2010.
AGUILAR, C.N.; SANCHES, G. Review: sources, properties, applications and potential use of tannin acyl hydrolase. Food Science and Technology International, v. 7, n. 5, p. 373-382, 2001.
BATTESTIN, V ; MACEDO, G . Tannase production by Paecilomyces variotii, Bioresource Technology, v. 98, n. 8, p. 1832-1837, 2007.
BATTESTIN, V.; PINTO, G. A. S.; MACEDO, G. A. Biochemical characterization of tannases from Paecilomyces variotii and Aspergillus niger. Food Science and Biotechnology, v. 16, n. 2, p. 243-248, 2007.
BATTESTIN, V.; MACEDO, G.; FREITAS, V. A. P. Hydrolysis of epigallocatechin allate using a tannase from Paecilomyces variotii. Food Chemistry, v. 108, n. 1 p. 228-233, 2008.
BERTUCCI-NETO, V. et al. Controle automático de fluxo e ajuste de umidade do ar de alimentação em reatores de fermentação sólida. In: SIMPÓSIO NACIONAL DE BIOPROCESSOS, 17, 2009. Natal. Anais..., Natal: UFRN, 2009a.
BERTUCCI-NETO, V. et al. Automação de reatores de fermentação sólida para produção de enzima. 1.ed. São Carlos: Embrapa Instrumentação Agropecuária, 2009b.
CORREIA, R.T.P. Estudo do cultivo semi-sólido em resíduos de abacaxi por Saccharomyces cereviseae e Rhizopus oligosporus. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2004.
COSTA, P. N. Otimização da produção da tanase por Aspergillus sp. em fermentação em estado sólido (FES). Dissertação (Mestrado em Microbiologia Agrícola) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2012.
DEL BIANCHI, V. L. et al. Biotecnologia industrial: engenharia bioquímica., São Paulo: Edgard Blücher Ltda, 2001, v. 2, p. 247-276.
FONSECA, R. F. Sistema de controle de fluxo, temperatura e umidade relativa do ar para processos de fermentação em estado sólido. Dissertação (Mestrado em Ciências) - Universidade de São Paulo, São Carlos, 2012.
HÖLKER, U.; HÖFER, M.; LENZ, J. Biotechnological advantages of laboratory-scale solid-state fermentation with fungi. Applied microbiology and biotechnology, v. 64, n. 2, p. 175-186, 2004.
ISHIMOTO, C. K.; SOARES, C. F.; BATTESTIN, V.; Isolamento e seleção de microrganismos de fontes naturais da região de São Roque, SP, para produção da enzima tanase. Scientia Vitae, v.1, n. 1, p. 43-19, 2013.
LEKHA, P. K.; LONSANE, B. K. Comparative titres, location and properties of Tannin Acyl Hydrolase produced by Aspergillus niger PKL 104 in solid-state, liquid surface and submerged fermentations. Process Biochemistry, v.29, n. 6, p. 497-503, 1994.
MACEDO, J. A. et al. Increasing the antioxidant power of tea extracts by biotransformation of polyphenols. Food Chemistry, v. 126, n. 2, p. 491-497, 2011.
MADEIRA, J. V. J. Produção de tanase obtenção de compostos fenólicos através da biotransformação por Paecilomyces variotii a partir de resíduos de Citrus. Tese (Doutorado em Ciências de Alimentos) - Faculdade de Engenharia de Alimentos, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2014.
MONDAL, K.C. et al. Colorimetric Assay Method for determination of the Tannin Acyl Hidrolase (EC 3.1.1.20) activity. Analytical Biochemistry, v. 295, n. 2, p. 168-171. 2001.
OLIVEIRA JUNIOR, S. D. Produção de enzimas por fungos em fermentação semi-sólida utilizando bagaço de coco e pedúnculo de caju como substratos. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014.
QUEIRÓS, L. D. Biotransformação de compostos fenólicos do extrato de soja para obtenção de produto rico em compostos bioativos. Dissertação (Mestrado em Ciências de Alimentos) - Faculdade de Engenharia de Alimentos, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2014.
ROCHA, C. P. Otimização da produção de enzimas por Aspegillus niger em fermentação em estado sólido. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2010.
SCHMIDELL, W.; FACCIOTTI, M. C. R. Biorreatores e Processos Fermentativos. In: Schmidell, Willibaldo et al. (Coord.). Biotecnologia Industrial: Engenharia Bioquímica. São Paulo: Edgar Blücher, 2001. p. 179-192.
TEIXEIRA, M.C.V. et al. Automation of a solid fermentation reactor for enzymes production. In: SIMPÓSIO LATINO AMERICANO DE CIÊNCIAS DE ALIMENTOS, 12, 2017, Campinas. Anais..., Campinas: GALOÁ, 2017a.
TEIXEIRA, M.C.V. et al. Tannase production by Aspergillus niger isolated from ingá soil. In: SIMPÓSIO LATINO AMERICANO DE CIÊNCIAS DE ALIMENTOS, 12, 2017, Campinas. Anais…, Campinas: GALOÁ, 2017b.
YAO, K. Y. et al. Upgrading of by‐product from beverage industry through solid‐state fermentation with Candida utilis and Bacillus subtilis. Letters in applied microbiology, v. 67, n. 6, p. 557-563, 2018.
ZANELATO, A. I. Produção de enzimas celulolíticas por fermentação em estado sólido em biorreator em leito fixo. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Alimentos) - Universidade Estadual Paulista “Julio de Mesquita Filho”, São José do Rio Preto, 2011.
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Publicado
2019-12-17
Como Citar
Vasconcellos Teixeira, M. C., Alves, E. H., de Oliveira, F. P., Vaz, L. S., & Wiendl, V. B. (2019). AUTOMAÇÃO DE REATOR DE FERMENTAÇÃO EM ESTADO SÓLIDO PARA SÍNTESE DE ENZIMAS. Revista Univap, 25(49), 1–12. https://doi.org/10.18066/revistaunivap.v25i49.2015
Edição
Seção
Ciências Biológicas
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http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/legalcode
DOI:
https://doi.org/10.18066/revistaunivap.v25i49.2015Resumo
A produção de enzimas por meio de processos de fermentação sólida tem apresentado renovado interesse nos últimos anos, principalmente agora buscando tecnologias mais limpas que diminuam o impacto sobre o meio ambiente. Existem poucos dados na literatura que tratam da automação de reatores para a fermentação sólida. Nesse tipo de fermentação existe a dificuldade de avaliar e controlar os principais parâmetros que estão envolvidos no processo, principalmente, pH, temperatura, agitação e umidade do meio. Observando esse cenário, o objetivo deste trabalho foi a ampliação de escala e automação de parâmetros de temperatura e agitação do processo biotecnológico de produção de enzima tanase. O projeto da pá mecânica foi realizado com auxílio do software AutoCAD (Autodesk, EUA), e desenvolvido através de processo de torneamento com material de polipropileno. Para a automação do reator foi utilizado um Controlador Lógico Programável (CLP) e uma placa de driver contendo o circuito integrado ULN2003. O CLP foi programado utilizando o Software Clikedit-02 para controlar a rotação do motor durante a fermentação, a temperatura do processo foi monitorada através de um termopar tipo JK. Os resultados obtidos indicaram que uma alta intensidade de agitação no meio de fermentação pode prejudicar a produção da enzima (0,02 U/mL), sendo que agitações mais brandas favorecem a produção (0,041 U/mL). Conclui-se que a utilização de agitação no meio fermentativo auxilia para homogeneização do calor oriundo do metabolismo microbiano na produção da enzima tanase, porém, percebeu-se que agitações muito intensas e vigorosas diminuem a atividade enzimática.Downloads
Referências
ABRUNHOSA, L.; VENÂNCIO, A. Isolation and purification of an enzyme hydrolyzing ochratoxin A from Aspergillus niger. Biotechnology letters, v. 29, n. 12, p. 1909-1914, 2007.
AGUDELO, L. M. G. Avaliação de um biorreator rotativo para fermentação em estado sólido. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, São José do Rio Preto, 2010.
AGUILAR, C.N.; SANCHES, G. Review: sources, properties, applications and potential use of tannin acyl hydrolase. Food Science and Technology International, v. 7, n. 5, p. 373-382, 2001.
BATTESTIN, V ; MACEDO, G . Tannase production by Paecilomyces variotii, Bioresource Technology, v. 98, n. 8, p. 1832-1837, 2007.
BATTESTIN, V.; PINTO, G. A. S.; MACEDO, G. A. Biochemical characterization of tannases from Paecilomyces variotii and Aspergillus niger. Food Science and Biotechnology, v. 16, n. 2, p. 243-248, 2007.
BATTESTIN, V.; MACEDO, G.; FREITAS, V. A. P. Hydrolysis of epigallocatechin allate using a tannase from Paecilomyces variotii. Food Chemistry, v. 108, n. 1 p. 228-233, 2008.
BERTUCCI-NETO, V. et al. Controle automático de fluxo e ajuste de umidade do ar de alimentação em reatores de fermentação sólida. In: SIMPÓSIO NACIONAL DE BIOPROCESSOS, 17, 2009. Natal. Anais..., Natal: UFRN, 2009a.
BERTUCCI-NETO, V. et al. Automação de reatores de fermentação sólida para produção de enzima. 1.ed. São Carlos: Embrapa Instrumentação Agropecuária, 2009b.
CORREIA, R.T.P. Estudo do cultivo semi-sólido em resíduos de abacaxi por Saccharomyces cereviseae e Rhizopus oligosporus. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2004.
COSTA, P. N. Otimização da produção da tanase por Aspergillus sp. em fermentação em estado sólido (FES). Dissertação (Mestrado em Microbiologia Agrícola) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2012.
DEL BIANCHI, V. L. et al. Biotecnologia industrial: engenharia bioquímica., São Paulo: Edgard Blücher Ltda, 2001, v. 2, p. 247-276.
FONSECA, R. F. Sistema de controle de fluxo, temperatura e umidade relativa do ar para processos de fermentação em estado sólido. Dissertação (Mestrado em Ciências) - Universidade de São Paulo, São Carlos, 2012.
HÖLKER, U.; HÖFER, M.; LENZ, J. Biotechnological advantages of laboratory-scale solid-state fermentation with fungi. Applied microbiology and biotechnology, v. 64, n. 2, p. 175-186, 2004.
ISHIMOTO, C. K.; SOARES, C. F.; BATTESTIN, V.; Isolamento e seleção de microrganismos de fontes naturais da região de São Roque, SP, para produção da enzima tanase. Scientia Vitae, v.1, n. 1, p. 43-19, 2013.
LEKHA, P. K.; LONSANE, B. K. Comparative titres, location and properties of Tannin Acyl Hydrolase produced by Aspergillus niger PKL 104 in solid-state, liquid surface and submerged fermentations. Process Biochemistry, v.29, n. 6, p. 497-503, 1994.
MACEDO, J. A. et al. Increasing the antioxidant power of tea extracts by biotransformation of polyphenols. Food Chemistry, v. 126, n. 2, p. 491-497, 2011.
MADEIRA, J. V. J. Produção de tanase obtenção de compostos fenólicos através da biotransformação por Paecilomyces variotii a partir de resíduos de Citrus. Tese (Doutorado em Ciências de Alimentos) - Faculdade de Engenharia de Alimentos, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2014.
MONDAL, K.C. et al. Colorimetric Assay Method for determination of the Tannin Acyl Hidrolase (EC 3.1.1.20) activity. Analytical Biochemistry, v. 295, n. 2, p. 168-171. 2001.
OLIVEIRA JUNIOR, S. D. Produção de enzimas por fungos em fermentação semi-sólida utilizando bagaço de coco e pedúnculo de caju como substratos. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014.
QUEIRÓS, L. D. Biotransformação de compostos fenólicos do extrato de soja para obtenção de produto rico em compostos bioativos. Dissertação (Mestrado em Ciências de Alimentos) - Faculdade de Engenharia de Alimentos, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2014.
ROCHA, C. P. Otimização da produção de enzimas por Aspegillus niger em fermentação em estado sólido. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2010.
SCHMIDELL, W.; FACCIOTTI, M. C. R. Biorreatores e Processos Fermentativos. In: Schmidell, Willibaldo et al. (Coord.). Biotecnologia Industrial: Engenharia Bioquímica. São Paulo: Edgar Blücher, 2001. p. 179-192.
TEIXEIRA, M.C.V. et al. Automation of a solid fermentation reactor for enzymes production. In: SIMPÓSIO LATINO AMERICANO DE CIÊNCIAS DE ALIMENTOS, 12, 2017, Campinas. Anais..., Campinas: GALOÁ, 2017a.
TEIXEIRA, M.C.V. et al. Tannase production by Aspergillus niger isolated from ingá soil. In: SIMPÓSIO LATINO AMERICANO DE CIÊNCIAS DE ALIMENTOS, 12, 2017, Campinas. Anais…, Campinas: GALOÁ, 2017b.
YAO, K. Y. et al. Upgrading of by‐product from beverage industry through solid‐state fermentation with Candida utilis and Bacillus subtilis. Letters in applied microbiology, v. 67, n. 6, p. 557-563, 2018.
ZANELATO, A. I. Produção de enzimas celulolíticas por fermentação em estado sólido em biorreator em leito fixo. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Alimentos) - Universidade Estadual Paulista “Julio de Mesquita Filho”, São José do Rio Preto, 2011.
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