Processo fermentativo "one-pot" para a produção de ácido múcico a partir de polpa cítrica

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Figueiredo, Gabriela Conor
Orientador(a): Mitchell, David Alexander, 1952-
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Aspergillus niger
Suco de laranja - Indústria
Fermentação
Ácido cítrico
Bioquímica
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1884/80434
Resumo: Orientador: David Alexander Mitchell
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spelling Sugai-Guérios, Maura Harumi, 1986-Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Ciências (Bioquímica)Mitchell, David Alexander, 1952-Figueiredo, Gabriela Conor2022-12-17T14:16:49Z2022-12-17T14:16:49Z2021https://hdl.handle.net/1884/80434Orientador: David Alexander MitchellCoorientadora: Maura Harumi Sugai GuériosDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas - Bioquímica. Defesa : Curitiba, 24/09/2021Inclui referênciasResumo: A alta produção de suco de laranja industrializado gera uma grande quantidade de polpa cítrica, que geralmente é usada em ração animal ou descartada. No entanto, a polpa cítrica residual pode ter usos mais lucrativos, como, por exemplo, na conversão da pectina presente na polpa em ácido D-galacturônico e, posteriormente, em ácido múcico. O ácido múcico, além de suas propriedades como agente acidificante e tensoativo, pode ser convertido em ácido 2,5 furandicarboxílico, utilizado na produção de garrafas 2,5-furanodicarboxilato de polietileno. A produção de ácido múcico por processo "one-pot" é de grande interesse comercial, pois transforma a polpa cítrica de laranja em ácido múcico em uma única etapa. Esse processo produz o ácido múcico com uma rota biológica a partir da polpa cítrica, diferentemente dos processos químicos industriais utilizados hoje em dia para este fim, que ocorrem em várias etapas, precisando primeiro obter o ácido D-galacturônico para apenas então o converter a ácido múcico. Esse processo apresenta potencial lucrativo para as indústrias ao dispensar o custo das diversas etapas de reação utilizadas nas rotas químicas tradicionais, além de ser mais sustentável ao não utilizar ácidos fortes. O uso do processo "one-pot" para a produção de ácido múcico já foi estudado anteriormente, em fermentação submersa com uma cepa de Aspergillus niger geneticamente modificada, a delta gaaA-delta 39114-udh, com um rendimento de 30% de ácido múcico pelo total de ácido D-galacturônico presente na polpa cítrica. Contudo, ainda havia potencial de aumentar essa produção. Com isso, em um estudo posterior, foi usada fermentação em estado sólido, com essa mesma cepa, com suplementação do meio de polpa cítrica com fontes de nitrogênio seguindo um delineamento experimental de Plackett-Burman. A suplementação gerou um rendimento de 63% de ácido múcico, consideravelmente maior do que o uso de polpa cítrica pura, porém ainda com potencial para ser melhorado. Desta forma, o presente trabalho propôs otimizar o processo "one-pot" para a produção de ácido múcico, utilizando a cepa A. niger delta gaaA-delta 39114-udh, através de um Delineamento Composto Central Rotacional de quatro fatores, sendo eles ureia, farelo de trigo, umidade e temperatura. Foi também estudada a otimização do processo "one-pot" para a produção de ácido múcico com o uso da cepa A, niger delta gaaA-delta 39114-udh-delta gaaX, através da ferramenta analítica de Delineamento de Compósito Central. A deleção do gene gaaX tem o potencial de aumentar a produção de ácido múcico pela remoção da repressão catabólica de poligalacturonases.Abstract: The production of industrialized orange juice creates a large amount of citxus peel, which is usually used in animal feed or simply discarded. However, eitrus peel can be used more profitably; for example, the pectín can be extracted and hydrolyzed to liberate D-galacturonic acid, which can then be converted to mucic acid. Mucic acid is commonly used as an acidulant or surfactant, but it also can be converted to 2,5-furandicarboxylic acid, which can be used to produce polyethylene 2,5-furandicarboxylic bottles. It would be advantageous to produce mucic acid in a "one-pot" process, with citrus peel being converted to mucic acid in a single fermentation step. Such a one-pot biological process would maximize profíts by minimizing processing steps and is signifieantly more sustainable than the Chemical process that is currently used industrially, which uses strong acids. The use of a "one-pot" process to produce mucic acid has already been studied, using a genetically modified strain of Aspergillus niger, delta gaaA-delta 39114-udh. In submerged fermentation, this strain gave a mucic acid yield of 30% (based on the amount of D-galacturonieacid contained in the original pectín). A subsequent study with the same strain aimed to improve the mucic acid yield, in solid-state fermentation of citrus pulp supplemented with various nitrogen sources, following a Plackett-Burman design. This gave mucic acid yields as high as 63%. The present study aimed to increase the mucic acid yields with A. niger delta gaaA-delta 39114-udh even further, through the use of a Rotational Central Composite Design (RCCD) with 4 factors, temperature, m isture, urea and wheat bran. Studies were also done with the strain A. niger delta gaaA-delta 39114-udh-delta gaaX. The deletion of gaaX in this strain has the potential to improve the rate of production of mucic acid by removing catabolite repression of polygalacturonase expression.1 recurso online : PDF.application/pdfAspergillus nigerSuco de laranja - IndústriaFermentaçãoÁcido cítricoBioquímicaProcesso fermentativo "one-pot" para a produção de ácido múcico a partir de polpa cítricainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALR - D - GABRIELA CONOR FIGUEIREDO.pdfapplication/pdf14034423https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/80434/1/R%20-%20D%20-%20GABRIELA%20CONOR%20FIGUEIREDO.pdf8de10412aa9f6127581717f6fc9807d1MD51open access1884/804342022-12-17 11:16:49.404open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/80434Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082022-12-17T14:16:49Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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