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Consultar: Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica

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Ttulo [PT]: Cultivo descontnuo alimentado de Bacillus firmusna produo da enzima Ciclomaltodextrina Glucano-Transferase (CGTase)
Ttulo [EN]: Bacillus firmus cultivation in fed batch for Cyclomaltodextrin glucano-transferase enzyme production
Autor(es): Maicon Ramon Bueno
Palavras-chave [PT]:

Enzima. Amido. Cyclodextrin. CGTase. Bacillus firmus. Fermentation. Brasil.
Palavras-chave [EN]:
Starch. Cyclodextrin. CGTase. Bacillus firmus. Fermentation. Brazil.
rea de concentrao: Desenvolvimento de Processos
Titulao: Mestre em Engenharia Qumica
Banca:
Jos Eduardo Olivo [Coorientador] - UEM
Rita de Cssia Bergamasco - UEM
Flvio Faria de Moraes - UEM
Resumo:
Resumo: A enzima Ciclomaltodextrina Glucano-Transferase (CGTase) industrialmente importante pelo fato de ser nica na produo de ciclodextrinas (CDs). As CDs pertencem famlia dos oligossacardeos macrocclicos que so capazes de formar complexos do tipo receptor-substrato, com habilidade de formar complexos de incluso com uma variedade de substncias que tm suas propriedades alteradas pela complexao, sendo este o principal motivo pelo qual as CDs vm sendo bastante utilizadas em produtos industriais, tecnolgicos e em mtodos analticos, frmacos, alimentos ou em cosmticos. O objetivo desta dissertao foi estudar a cintica envolvida na obteno da enzima CGTase em processo descontnuo alimentado atravs da sntese de ciclodextrinas, utilizando amido com substrato e o micro-organismo Bacillus firmus Cepa 37, e avaliar as respostas de crescimento celular, atividade enzimtica e demais variveis envolvidas no processo de fermentao. As fermentaes foram realizadas em biorreator Bioflo III operado de forma descontnua e descontnua alimentada, para obteno de parmetros (pH, temperatura, dosagem de substratos, consumo de substrato, produo de protenas solveis, entre outros, em funo do tempo de cultivo) com a finalidade de melhorar a atividade da enzima CGTase com rendimento bacteriano. Foram realizados tambm, experimentos de forma descontnua em incubadora com agitao (shaker) para posterior comparao dos resultados. O meio de cultivo para o desenvolvimento bacteriano foi baseado em estudos anteriores de diferentes autores, utilizando o meio padro de Horikoshi e suas modificaes. Neste estudo, foram realizados um total de nove conjuntos de ensaios em diferentes condies, variando o tipo de substrato, a concentrao de extrato de levedura e tempo de cultivo. Para a sntese das CDs pela CGTase, utilizando o amido solvel e o amido comercial, observou-se que este ltimo apresentou valores ligeiramente superiores principalmente em relao a produo de γ-CD. Os melhores resultados obtidos para produo da enzima CGTase na sntese da γ-CD foram verificados nos ensaios onde foram aplicados pulsos de amido e onde foram feitas realimentaes do meio de cultivo, dentre eles, o ensaio 7, com aproximadamente 0,26 U/mL para γ-CD e uma menor produo foi obtida para β-CD, de aproximadamente 0,04 U/mL. Para a produo de CGTase na sntese da β-CD, o melhor resultado foi verificado no ensaio onde no houve realimentao e nem aplicao de pulsos de amido (Ensaio 3) em torno de 0,12 U/mL, porm a produo de CGTase para a sntese de γ-CD foi a menos efetiva de todos os ensaios realizados, em torno de 0,02 U/mL. Deste modo, observou-se que a forma descontnua ou descontnua alimentada na operao do biorretor influencia na produo das diversas enzimas CGTase, assim como, a composio do meio de cultivo utilizado tambm mostrou influncia, particularmente na variao da concentrao de extrato de levedura. Em estudos anteriores, foi verificado que o Bacillus firmus Cepa 37 tem a capacidade de produzir preferencialmente β-CD, porm, neste estudo observou-se um efeito positivo na produo de γ-CD nos ensaios com realimentao do meio de cultivo e tambm nos ensaios com aplicao de pulsos de amido, este efeito vantajoso pode ser considerado, uma vez que a γ-CD apresenta maior valor comercial devido sua capacidade de incluso de molculas maiores.

Abstract: The Cyclomaltodextrin Glucanotransferase enzyme (CGTase) is industrially important due to the fact of being the only enzyme in production of cyclodextrins (CDs). The CDs belongs to the family macrocyclic oligosaccharides that are capable to form complexes of receptor-substrate type, with the ability to form inclusion complex with a variety of substances which have their properties changed by complexation, this is the main reason why CDs are been widely used in industrial, technological products and in analytical methods, pharmaceutical drugs, foods or cosmetics. The aim of this dissertation was to study the kinetics involved in obtaining the CGTase enzyme in a fed batch process by the synthesis of cyclodextrins, using starch as substrate and the Bacillus firmus Strain 37 micro-organism, and evaluate the cell growth responses, enzymatic activity and other variables involved in the fermentation process. The fermentation tests were performed in Bioflo III reactor operating in batch and fed-batch, for obtaining the parameters such as pH, temperature, dosages substrates, substrate consumption, production of soluble proteins, and among others, in order to improve the activity of the CGTase enzyme with the bacterial yield. Were also performed discontinuous tests in shaking incubator (shaker) for further comparison of results. The culture medium for bacterial growth was based on previous studies of different authors using the standard medium of Horikoshi and its modifications. In this study, we performed a total of nine sets of tests in different conditions by varying the substrate type, the concentration of yeast extract and cultivation time. For the synthesis of CDs by the CGTase enzyme using soluble starch and the commercial starch, it was observed that the commercial starch showed slightly higher values mainly in relation to the production of γ-CD. The better results obtained for the production of CGTase enzyme in γ-CD synthesis were observed in tests where starch pulses were applied and feedback of the medium, among the tests, the test 7, with approximately 0.26 U/mL for γ-CD and a lower yield was obtained for β-CD, about 0.04 U/ml. For production of CGTase in β-CD synthesis, the better result was observed in the test where there was no feedback and no starch pulses applied (Test 3) about 0.12 U / mL, however the production of CGTase for γ-CD synthesis was the less effective of all test performed, about 0.02 U/ ml. Thus, was observed that the batch or fed-batch in the biorretor operation influences the production of several CGTase enzymes, as well as the composition of the medium used also showed influence, particularly on the variation of yeast extract concentration. In previous studies, it was verified that Bacillus firmus Strain 37 is capable to produce preferably β-CD, however, in this study observed a positive effect on the production of γ-CD in the tests with feedback of the culture medium and also in tests with application of starch pulses, this advantageous effect may be considered, since the γ-CD exhibit a higher commercial value due to the ability to include larger molecules.
Data da defesa: 12/08/2014
Cdigo: vtls000222812
Informaes adicionais:
Idioma: Portugus
Data de Publicao: 2014
Local de Publicao: Maring, PR
Orientador: Prof. Dr. Gisella Maria Zanin
Co-Orientador: Prof. Dr. Jos Eduardo Olivo
Instituio: Universidade Estadual de Maring. Centro de Tecnologia. Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica
Nvel: Dissertao (mestrado em Engenharia Qumica)
UEM: Departamento de Engenharia Qumica

Responsavel: elaine
Categoria: Aplicao
Formato: Documento PDF
Arquivo: Maicon Ramon Bueno.pdf
Tamanho: 2890 Kb (2959706 bytes)
Criado: 13-07-2016 15:05
Atualizado: 13-07-2016 15:21
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