dc.contributor.author | Sousa, Marina Del Bianco | |
dc.date.accessioned | 2024-07-25T12:23:45Z | |
dc.date.available | 2024-07-25T12:23:45Z | |
dc.date.issued | 2022-06-29 | |
dc.identifier.citation | SOUSA, Marina Del Bianco. Avaliação do processo de produção de colorante natural vermelho pelo fungo endofítico Talaromyces minnesotensis. 2022. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/20235. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/20235 | |
dc.description.abstract | The growing incentive and awareness regarding the consumption and use of more sustainable proposals, biocolorants from filamentous fungi are presented as a promising alternative to synthetic colorants. These biocompounds are less harmful to living beings and the environment, presenting greater stability and biotechnological potential compared to other natural sources. In this context, this thesis aimed to characterize the red biocolorant synthesized by the endophytic fungus Talaromyces minnesotensis, as well as to evaluate the biocolorant production process in shaken flasks and in conventional bioreactors, aiming the improvement of the bioprocess. Initially, the endophytic fungus T. minnesotensis was phenotypically characterized by assays carried out in different solid media. Then, its potential for biocolorant production was verified through submerged cultures in shaken flasks. The synthesized biocolorant was characterized by means of fluorescence, cytotoxicity (MTT and MIC), stability, and applicability assays. The characterization and application tests showed that the biocolorant has activity against human hepatoblastoma cells (HepG2) at concentrations above 5.0 g L-1, while for pathogenic bacteria and yeasts the concentration must be higher than 50.0 g L-1. In addition, the bioproduct showed high stability at neutral pH values (6 to 8) and at low temperatures (10 to 20°C). Expressive coloring potential of the red biocolorant produced in different matrices such as detergent, gelatin, enamel, paint, and fabrics, was also verified, which indicates the feasibility of a more in-depth study of the bioprocess to improve and increase its production. Thus, a factorial design (22 +3PC) was performed, aiming to evaluate the influence of three combinations of impellers of different geometries under different conditions of agitation frequency (400-800 rpm) and specific air supply flow rate (0, 5-1.5 vvm) on the production of biocolorant in a conventional bioreactor. The results were analyzed based on the Global Desirability (DG) in terms of the main response variables of performance, production, and productivity of biocolorant. It was shown that the configuration composed of two elephant ear impellers (EEDP-EEUP) operated at 600 rpm and 1.0 vvm was the most favorable to the bioprocess, obtaining a production of 45.30 AU. By correlations assessment, it was verified that the hydrodynamic properties tended to present greater relevance to the performance of the bioprocess compared to the oxygen transfer properties. In order to evaluate the performance of the bioprocess on a larger scale, an exploratory study was carried out to scale up the bioprocess from 4 to 10 L bioreactor, in which a satisfactory result was obtained by reaching an equal production for both scales. Finally, in order to improve the production of biocolorant, the use of the fed-batch mode in shaken flasks and in a conventional bioreactor was evaluated. The production in these assays reached expressive results for both scales: a maximum production of the order of 86.0 AU in shaken flasks, and maximum production ranged from 80 to 238% in relation to the conventional batch for bioreactors. Regarding this last, the increase of production depended on the feeding conditions (FCSF), reaching a maximum production of approximately 153.0 AU in the most favorable condition at a feeding flow rate of 0.01 L h-1 (F) and a substrate concentration of 60 gS L-1 (CSF). These results proved the fact the bioprocess production of colorant by the endophytic fungus T. minnesotensis has a high potential for future studies aiming for its implementation at pilot and industrial scales. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | Fungo endofítico | por |
dc.subject | Biocolorante | por |
dc.subject | Estabilidade | por |
dc.subject | Aplicabilidade | por |
dc.subject | Bioprocesso | por |
dc.subject | Impelidores | por |
dc.subject | Escalonamento | por |
dc.subject | Batelada alimentada | por |
dc.subject | Endophytic fungus | eng |
dc.subject | Biocolorant | eng |
dc.subject | Stability | eng |
dc.subject | Applicability | eng |
dc.subject | Bioprocess | eng |
dc.subject | Impellers | eng |
dc.subject | Scaling | eng |
dc.subject | fed batch | eng |
dc.title | Avaliação do processo de produção de colorante natural vermelho pelo fungo endofítico Talaromyces minnesotensis | por |
dc.title.alternative | Evaluation of the production process of natural red colorant by the endophytic fungus Talaromyces minnesotensis | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Badino Júnior, Alberto Colli | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6244428434217018 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Baptista Neto, Álvaro de | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3135081161167616 | por |
dc.description.resumo | Diante do crescente incentivo e conscientização sobre o consumo e emprego de propostas mais sustentáveis, os biocolorantes oriundos de fungos filamentosos se apresentam como uma promissora alternativa aos colorantes sintéticos, por serem menos prejudiciais aos seres vivos e ao meio ambiente, além de possuírem maior estabilidade e potencial biotecnológico em comparação com outras fontes naturais. Neste contexto, a presente tese teve como objetivo caracterizar o biocolorante vermelho sintetizado pelo fungo endofítico Talaromyces minnesotensis, bem como avaliar o processo de produção de biocolorante em frascos agitados e em biorreatores convencionais, visando a melhoria do bioprocesso. Inicialmente, o fungo endofítico Talaromyces minnesotensis foi caracterizado fenotipicamente por ensaios conduzidos em diferentes meios sólido. Em seguida, através de cultivos submerso em frascos agitados foi verificado seu potencial de produção de biocolorante. Visando avaliar a melhoria do bioprocesso, o biocolorante sintetizado foi caracterizado por meio de ensaios de fluorescência, citotoxicidade (MTT e MIC), estabilidade e aplicabilidade. Os ensaios de caracterização e aplicação demonstraram que o biocolorante apresenta atividade contra células de hepatoblastoma humano (HepG2) apenas em concentrações acima de 5,0 g L-1, ao passo que para bactérias patogênicas e leveduras a concentração deve ser superior a 50,0 g L-1. Além disso, o biocolorante apresentou alta estabilidade em valores de pH neutro (6 a 8) e em baixas temperaturas (10 a 20°C), bem como expressiva capacidade de coloração em diferentes matrizes como detergente, gelatina, esmalte, tinta e tecidos, demonstrando a viabilidade do estudo mais aprofundado do bioprocesso buscando sua melhoria e consequentemente o aumento da produção de biocolorante vermelho. Dessa forma, foi desenvolvido um planejamento fatorial (22+3PC), visando avaliar a influência de três combinações de impelidores de diferentes geometrias sob diferentes condições de frequência de agitação (400-800 rpm) e vazão específica de alimentação de ar (0,5-1,5 vvm) sobre a produção de biocolorante em biorreator convencional. Os resultados, analisados com base na Desejabilidade Global (DG) em termos das variáveis-resposta principais de desempenho produção e produtividade em biocolorante, demostraram que a configuração composta por dois impelidores orelha de elefante (EEDP-EEUP) operada a 600 rpm e 1,0 vvm, se apresentou como a mais favorável ao bioprocesso, obtendo-se uma produção de 45,30 UA. Ainda, através da análise de correlações, verificou-se que as propriedades hidrodinâmicas tendem a apresentar maior relevância sobre o desempenho do bioprocesso frente às de transferência de oxigênio. Visando avaliar o desempenho do bioprocesso em maior escala, foi realizado o estudo exploratório de escalonamento do bioprocesso de 4 para 10 L, no qual se obteve um resultado satisfatório, alcançando uma produção na escala de 10 L estatisticamente igual à obtida em 4 L. Por fim, visando melhorar a produção de biocolorante, avaliou-se o emprego da batelada alimentada em frascos agitados e em biorreator convencional, obtendo resultados expressivos em ambas escalas, onde em frascos agitados se alcançou uma produção máxima da ordem de 86,0 UA, ao passo que em biorreator convencional os ganhos em termos de produção máxima variaram entre 80 a 238% em relação à batelada convencional a depender das condições de alimentação (F.CSF), entre as quais a alimentação a 0,01 L h-1 (F) e uma concentração de substrato de 60 gS L-1 (CSF) se apresentou como a condição mais favorável ao bioprocesso, alcançando uma produção máxima de aproximadamente 153,0 UA, mostrando ser o bioprocesso de produção de colorante pelo fungo endofítico T. minnesotensis promissor e de elevado potencial para futuros estudos visando sua implementação em nível industrial. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQ | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA | por |
dc.description.sponsorshipId | 001 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/7057387874580669 | por |
dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/my-orcid?orcid=0009-0001-3207-3541 | por |