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Título: Estudo da ampliação de escala na produção de biomassa de Rhodotorula sp. CNPAT02 em processo batelada para obtenção de carotenóides
Título em inglês: Study of expansion of scale in the production of biomass Rhodotorula sp. CNPAT02 in batch process to obtain carotenoids
Autor(es): Castelo Branco, Leise Soares
Orientador(es): Pinto, Gustavo Adolfo Saavedra
Coorientador(es): Azeredo, Henriette Monteiro Cordeiro de
Palavras-chave: Fermentação
Pigmentos
Secagem
Data do documento: 2010
Citação: Castelo Branco, L. S. (2010)
Resumo: As leveduras do gênero Rhodotorula são conhecidas por acumular quantidades consideráveis de carotenóides, que são pigmentos naturais importantes encontrados em alimentos e são amplamente distribuídos em plantas e microrganismos. Além do consumo humano, R. glutinis é utilizado na alimentação de galinhas para aumentar a gordura corporal, melhorar a aparência e as propriedades nutricionais da carne. Estudos relataram que o β-caroteno é muito utilizado na prevenção de vários tipos de câncer devido as suas propriedades antioxidantes. Os objetivos deste trabalho foram ampliar a escala de fermentação até biorreator de bancada para obtenção de carotenóides e estudar o processo de secagem das células de Rhodotorula sp. CNPAT02 por atomização. A levedura foi cultivada em um fermentador tanque agitado de 14L, e a biomassa obtida foi concentrada através de um sistema de centrifugação e em seguida seco em “spray dryer”. Para tanto foram preparados 50 mL de meio de cultura contendo os seguintes constituintes (g.L-1): 25 de glicose; 3,57 de extrato de levedura; 2,0 de K2HPO4; 2,0 de KH2PO4; 0,1 MgSO4.7H2O, com pH 6,0. O meio foi distribuído em frascos de erlenmeyer de 500 mL e inoculado a partir de uma nova cultura, com um volume necessário para obtenção de um inóculo em torno de 0,1 g massa seca/L. O meio foi então incubado a 30°C por 36 horas em agitador orbital com velocidade de 150rpm. A cultura foi então transferida para um frasco de 2L contendo 450 mL de meio estéril incubados por 24 horas. O meio de cultura contendo 500 mL foi utilizado para inocular o fermentador, onde o crescimento prosseguiu por 120 horas a uma taxa de aeração de 1,0 vvm-1. As amostras foram retiradas do fermentador em intervalos regulares de 12 horas para determinação de biomassa, açúcares redutores, carotenóides e cor. Ao final de 120 horas o meio fermentado foi centrifugado durante 10 min a 11800g (8000 rpm). As alíquotas de células concentradas foram suspensas em água destilada antes da secagem. A partir da amostra seca foi avaliada a viabilidade das células, a atividade de água, umidade e cor instrumental. Os carotenóides foram extraídos e quantificados utilizando solventes orgânicos. Após 120 horas de fermentação a concentração obtida foi de 11,85 ± 1,10 g.L-1de biomassa e produtividade 2,32 g.L-1h-1 de carotenóides.
Abstract: The genus of yeast Rhodotorula are known to accumulate considerable amounts of carotenoids, which are important natural pigments found in foods and widely distributed in plants and microorganisms. In addition to human consumption, R. glutinis is used to feed chickens to increase body fat and to improve appearance and nutritional sensory properties of meat. Studies report that β-carotene is widely used to prevent various types of cancer due of its antioxidant properties. The objectives of this study are to scale up the fermentation to a bench-scale bioreactor to obtain carotenoids and study the spray-drying process of cells of Rhodotorula sp. CNPAT02. The yeast was grown in a 14 litter stirred tank fermentor, and the biomass obtained was concentrated by centrifugation and then spray dried. 50 mL of culture medium were prepared containing the following concentrations: (g.L-1): glucose, 25; yeast extract, 3.57; K2HPO4, 2.0; KH2PO4, 2.0; MgSO4.7H2O, 0.1 and pH 6.0. The medium was distributed in 500mL Erlenmeyer flasks and inoculated from a culture with a volume necessary to obtain an inoculum of about 0.1g dry mass/L. The medium was then incubated at 30°C for 36 hours in orbital shaker at 150 rpm. The culture was then transferred to a 2L flask containing 450mL of sterile medium incubated for 24 hours. The culture medium containing 500 mL was used to inoculate the fermentor where cell growth continued for 120 hours under an aeration of 1.0vvm-1. Samples were taken from the fermentor at regular intervals of 12h for determination of biomass, sugars, carotenoids and color. At the end of the 120h, the fermentation medium was centrifuged for 10 min at 11800g (8000 rpm). Aliquots of concentrated cells were suspended in distilled water before drying. From the dry sample, cell viability, the water activity, moisture, color and instrumental color were assessed. Carotenoids were extracted and quantified by using organic solvents. After 120 hours of fermentation the concentration obtained was 11.85 ± 1.10 g.L-1 of biomass and roductivity 2.45 g.L-1h-1 of carotenoids.
Descrição: CASTELO BRANCO, L. S. Estudo da ampliação de escala na produção de biomassa de Rhodotorula sp. CNPAT02 em processo batelada para obtenção de carotenóides. 2010. 75 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/1444
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