Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.38183-38198 jun. 2020. ISSN 2525-8761
Influência de parâmetros nutricionais na produção de biomassa em cultivo
submerso de Saccharomyces boulardii-17
Influence of nutritional parameters on biomass production in submerged
cultivation of Saccharomyces boulardii-17
DOI:10.34117/bjdv6n6-384
Recebimento dos originais:08/05/2020 Aceitação para publicação:16/06/2020
Hélen Caroline Zonta Abilhôa
Engenheira Ambiental pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná Instituição: Universidade Tecnológica Federal do Paraná-UTFPR Endereço: Linha Santa Bárbara, s/n, Francisco Beltrão – PR, Brasil
E-mail: helen-abilhoa@hotmail.com Roberta Castro Martins
Acadêmica do Curso de Química pela Universidade Federal de Lavras Instituição: Universidade Federal de Lavras - UFLA
Endereço: Avenida Doutor Sylvio Menicucci, 1001 Kennedy, Lavras – MG, Brasil E-mail: roberta.martins@estudante.ufla.br
Eloiza Muzzolon
Mestre em Tecnologia de Alimentos pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR
Endereço: Linha Santa Bárbara, s/n, Francisco Beltrão – PR, Brasil E-mail: luiza_muzz@hotmail.com
Felipe Jesus de Souza
Acadêmico do Curso de Engenharia de Alimentos pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Instituição: Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR Endereço: Linha Santa Bárbara, s/n, Francisco Beltrão – PR, Brasil
E-mail: felipesouzajesus@gmail.com Ivane Benedetti Tonial
Doutora em Química pela Universidade Estadual de Maringá. Instituição: Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR Endereço: Linha Santa Bárbara, s/n, Francisco Beltrão – PR, Brasil
E-mail: ivane@utfpr.edu.br Ellen Porto Pinto
Doutora em Ciência e Tecnologia de Alimentos pela Universidade Federal de Pelotas Instituição: Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR
Endereço: Linha Santa Bárbara, s/n, Francisco Beltrão – PR, Brasil E-mail: ellenporto@utfpr.edu.br
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.38183-38198 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Eduardo Michel Vieira Gomes
Doutor em Matemática pela Universidade Estadual de Maringá Instituição: Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR Endereço: Linha Santa Bárbara, s/n, Francisco Beltrão – PR, Brasil
E-mail: eduardogomes@utfpr.edu.br Claudia Eugenia Castro Bravo
Doutora em Ciências dos Alimentos pela Universidade Federal de Lavras Instituição: Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR Endereço: Linha Santa Bárbara, s/n, Francisco Beltrão – PR, Brasil
E-mail: claudiacastro@utfpr.edu.br RESUMO
O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito e as interações das concentrações de glicose, sacarose, extrato de levedura, sulfato de amônio na produção de biomassa em cultivo submerso de Saccharomyces boulardii-17 (Repoflor®, Legrand). Inicialmente, aplicou-se um planejamento experimental fatorial completo 2(4-0) e posteriormente aplicou-se um delineamento central composto rotacional 22 (DCCR 22). O rendimento da produção de biomassa de S. boulardii foi determinada por gravimetria. De acordo com o planejamento experimental fatorial completo 2(4-0) as estimativas dos efeitos de cada variável e suas
interações indicam que uma diminuição das concentrações dos nutrientes dentro da faixa estudada, incrementaria a produção de biomassa. O DCCR 22 indicou que a melhor condição para a produção de biomassa de S. boulardii-17 em cultivo submerso foi o meio de cultura constituído por 34,14%de glicose e 0,20% de sulfato de amônio.
Palavras-chave: Leveduras, Biotecnologia, Massa celular, Otimização, Multivariada. ABSTRACT
The aim of this work was to study the effect and interactions of the concentrations of glucose, sucrose, yeast extract, ammonium sulfate in the production of biomass in submerged cultivation of Saccharomyces boulardii-17 (Repoflor®, Legrand). Initially, a complete factorial 2 (4-0) experimental design was applied and later a central rotational composite design 22 (DCCR 22) was applied. The yield of S. boulardii biomass production was determined by gravimetry. According to the complete factorial experimental design 2 (4-0) the estimates of the effects of each variable and their interactions indicate that a decrease in the concentrations of nutrients within the studied range would increase the production of biomass. DCCR 22 indicated that the best condition for the production of S. boulardii-17 biomass in submerged culture was the culture medium consisting of 34.14% glucose and 0.20% ammonium sulfate.
Keywords: Yeasts, Biotechnology, Cell mass, Optimization, Multivariate.
1 INTRODUÇÃO
Leveduras são organismos eucariontes, unicelulares, microscópicos e são utilizadas como ferramenta biotecnológica em vários setores industriais tais como em indústrias de bebidas fermentadas, de panificação e destilarias de etanol (AZEVEDO e BARATA, 2018).
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.38183-38198 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Além dessas aplicações, muitos estudos vêm explorando componentes isolados de leveduras como enzimas (invertase, lactase), proteínas (manoproteínas), polissacarídeos (glucana, manana) e lipídios como fosfolipídios e ergosterol (FUDUKA, et al., 2009; ALMEIDA e BUARQUE de GUSMÃO, 2011; COSTA et al., 2012).
O aumento da população mundial levou à busca por novas fontes de proteína e maior produção animal. Nesse sentido, a biomassa microbiana produzida em larga escala demonstra ser uma saída viável para amenizar tais problemas e aliada ao uso de resíduos agroindustriais como substrato, representa uma solução para entraves ambientais, sociais e econômicos. Além disso, as leveduras são candidatas promissoras como matéria-prima em potencial para atender à crescente demanda mundial de biocombustíveis (FAKAS et al, 2009; ANDRÉ et al, 2010; AMARETTI et al., 2010; AGEITOS et al., 2011; PAPANIKOLAOU et al., 2011; KATRE et al., 2012; HUANG et al., 2013; ANSCHAU et al., 2014; YANG et al., 2015; AKPINAR-BAYIZIT et al., 2016; TASKIN et al., 2016; SHEN et al., 2016; SELVAKUMAR et al., 2017; PAPANIKOLAOU et al., 2016).
Os óleos microbianos, chamados de “Single cell oils” (SCO), são de potencial interesse industrial devido às suas características bioquímicas e físico-químicas específicas (AGEITOS et al., 2011). Bactérias oleaginosas acumulam lipídeos tais como os polihidroxialcanoatos. Em contraste, leveduras e bolores oleaginosos acumulam triacilglicerol ou triglicerídeos ricos em ácidos graxos polinsaturados ou com estrutura específica, que são os principais componentes do óleo vegetal (PAPANIKOLAOU et al., 2011).
Leveduras oleaginosas (Oil Yeasts – OY) possuem o poder de acumular mais de 20% de lipídeos (MENG et al., 2009; AGEITOS et al., 2011). Tais leveduras são capazes de produzir ácidos graxos similares aos dos óleos vegetais, com potencial aplicação para a produção de biodiesel (ZHAO et al., 2008) utilizando a reação de transesterificação em que o triglicerídeo reage com metanol na presença de um catalisador ácido (HCl ou H2SO4) ou
básico (NaOH ou KOH), para a produção de ésteres metílicos de ácidos graxos e glicerol (THLIVEROS et al., 2014) tal fato deve- se ao estado metabólico induzível por elevada razão carbono/nitrogênio, sendo que excesso de carbono e limitação de nitrogênio favorecem o processo (AGEITOS et al., 2011).
O alto teor de lipídeos produzidos, aliado à grande produtividade em biomassa, torna as leveduras excelentes meios para a produção de óleo microbiano, o qual pode ser utilizado em diferentes finalidades (POLI et al., 2013, 2014).
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.38183-38198 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Tendo em vista sua capacidade de atingir densidades celulares elevadas numa variedade de matérias primas de baixo custo tais como açúcares industriais, resíduos agrícolas entre outros, as leveduras oleaginosas têm atraído um interesse significativo (BRAR et al., 2017).
Embora os trabalhos científicos demonstrem claramente a influência das diferentes variáveis nutricionais na produção de biomassa, não há concordância sobre os valores de concentração ótimos para alguns nutrientes usados no meio de cultura.
A escolha da fonte de carbono e nitrogênio baseada no método clássico de otimização alterando-se uma variável independente e mantendo todos os outros em um nível fixo, é extremamente demorado e caro no caso de um elevado número de variáveis. Além disso, a observação dos efeitos de variáveis e suas interações é de extrema importância para entender os processos que estão sendo monitorados em um determinado sistema (PEREIRA-FILHO et al., 2002). Contudo, as limitações do processo de otimização de um único fator podem ser superados através do uso de desenhos experimentais estatísticos multifatoriais, tais como o delineamento experimental fatorial e de superfície de resposta (JOSHI et al., 2008). De acordo com Peralta-Zamora et al. (2005), planejamentos experimentais fatoriais permitem avaliar simultaneamente o efeito de um grande número de variáveis a partir de um número reduzido de ensaios experimentais.
A produção de biomassa microbiana representa uma abordagem extremamente promissora que deve ser explorada. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi estudar o efeito e as interações das concentrações de diferentes fontes de carbono e nitrogênio na produção de biomassa de Saccharomyces boulardii-17 (Repoflor®, Legrand) e otimizar a sua produção utilizando o delineamento central composto rotacional 22 com três repetições no ponto central.
2 MATERIAL E MÉTODOS 2.1 MICRORGANISMOS
A levedura Saccharomyces boulardii-17 foi obtida a partir do produto comercial (Repoflor®, Legrand) contendo 4x109 células liofilizadas em cada cápsula (200 mg).
2.2 DELINEAMENTO EXPERIMENTAL
Os ensaios experimentais seguiram um planejamento experimental fatorial completo 2(4-0), totalizando 16 ensaios, para determinar a influência no efeito e interações das concentrações das diferentes fontes de carbono e nitrogênio na produção de biomassa de S.
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.38183-38198 jun. 2020. ISSN 2525-8761 boulardii-17. As variáveis independentes do processo foram: glicose (X1), sacarose (X2),
extrato de levedura (X3), sulfato de amônio (X4) e a resposta para os ensaios do planejamento
experimental foi a produção de biomassa. A Tabela 1 mostra a matriz do planejamento experimental completo 2(4-0) e os níveis de variação dos parâmetros estudados.
Tabela 1 - Matriz do planejamento experimental fatorial completo 2(4-0) e os níveis de variação dos parâmetros
estudados Ensaios X1 (g 100mL-1) X2 (g 100mL-1) X3 (g 100mL-1) X4 (g 100mL-1) 1 0,1 0,1 0,05 0,05 2 0,1 0,1 0,05 0,15 3 0,1 0,1 0,15 0,05 4 0,1 0,1 0,15 0,15 5 0,1 0,5 0,05 0,05 6 0,1 0,5 0,05 0,15 7 0,1 0,5 0,15 0,05 8 0,1 0,5 0,15 0,15 9 0,5 0,1 0,05 0,05 10 0,5 0,1 0,05 0,15 11 0,5 0,1 0,15 0,05 12 0,5 0,1 0,15 0,15 13 0,5 0,5 0,05 0,05 14 0,5 0,5 0,05 0,15 15 0,5 0,5 0,15 0,05 16 0,5 0,5 0,15 0,15
Após verificar a influência no efeito e interações das concentrações de glicose (X1),
sacarose (X2), extrato de levedura (X3) e sulfato de amônio (X4) foram selecionadas as
variáveis com efeitos mais significativos na produção de biomassa de S. boulardii-17, e assim, aplicou-se um delineamento central composto rotacional 22 (DCCR) com três repetições no ponto central para a otimização da produção de biomassa de S. boulardii (Tabela 2).
Tabela 2 - Matriz do delineamento central composto rotacional 22 com três repetições no ponto central e os níveis
de variação dos parâmetros estudados
Ensaios Glicose (g.100 mL-1) Sulfato de amônio (g.100 mL-1) 1 10,00 0,10 2 10,00 0,30 3 30,00 0,10 4 30,00 0,30 5 5,86 0,20 6 34,14 0,20 7 20,00 0,06 8 20,00 0,34
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.38183-38198 jun. 2020. ISSN 2525-8761
9 20,00 0,20
10 20,00 0,20
11 20,00 0,20
2.3 BIOENSAIOS
O pré-inóculo da levedura Saccharomyces boulardii-17 foi preparado em 100 mL de meio de cultura para levedura (Glicose – 1g%, Extrato de levedura – 03g% e Peptona bacteriológica – 0,5g%). Adicionou-se uma cápsula (200 mg da levedura - 4x109 células
liofilizadas), seguido de homogeneização e posterior incubação em câmara incubadora com agitação orbital (shaker) em temperatura de 30 oC sob agitação de 100 RPM, durante 12 horas.
Após esse período, alíquotas de 1% (v/v) do inóculo foram transferidas de forma asséptica com o auxílio de pipeta automática para os dezesseis frascos erlenmeyers contendo o meio de cultura com as variáveis independentes. Cada variável independente foi adicionada ao meio de cultura de acordo com as concentrações estabelecidas pelo planejamento fatorial completo 2(4-0) e no delineamento central composto rotacional 22 com três repetições no ponto central. Após esse procedimento os frascos erlenmeyers foram incubados em câmara incubadora com agitação orbital (shaker) em temperatura de 30 ºC sob agitação de 100 RPM durante 72 horas, para posterior realização das análises laboratoriais.
2.4 DETERMINAÇÃO DA BIOMASSA
Após o processo fermentativo, os caldos fermentados dos 16 frascos erlenmeyers foram centrifugados a 5000 RPM durante 15 minutos e as massas celulares obtidas foram ressuspensas com água destilada e colocadas em placas de Petri previamente preparadas com papel filtro previamente seco em estufa a 60 ºC por 24 horas e levadas para estufa a 60 oC por 24 horas. A biomassa foi determinada por gravimetria em balança analítica, pela diferença de peso inicial e peso final da placa de Petri (BRAVO et al., 2000).
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 SELEÇÃO DE DIFERENTES FONTES DE CARBONO E NITROGÊNIO NA PRODUÇÃO DE BIOMASSA DE S. BOULARDII-17
Os resultados da produção de biomassa de S. boulardii-17 nas diferentes condições experimentais do planejamento fatorial completo 2(4-0) estão descritos na Tabela 3.
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.38183-38198 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Tabela 3 - Resultados da produção de biomassa de S. boulardii-17
Ensaios Glicose (X1) Sacarose (X2) Extrato de Levedura (X3) Sulfato de Amônio (X4) Biomassa (g.L-1) 01 0,1g 0,1g 0,05g 0,05g 6,10 02 0,1g 0,1g 0,05g 0,15g 0,70 03 0,1g 0,1g 0,15g 0,05g 0,90 04 0,1g 0,1g 0,15g 0,15g 1,40 05 0,1g 0,5g 0,05g 0,05g 1,10 06 0,1g 0,5g 0,05g 0,15g 1,80 07 0,1g 0,5g 0,15g 0,05g 0,60 08 0,1g 0,5g 0,15g 0,15g 1,40 09 0,5g 0,1g 0,05g 0,05g 1,00 10 0,5g 0,1g 0,05g 0,15g 1,60 11 0,5g 0,1g 0,15g 0,05g 1,60 12 0,5g 0,1g 0,15g 0,15g 0,62 13 0,5g 0,5g 0,05g 0,05g 1,10 14 0,5g 0,5g 0,05g 0,15g 1,10 15 0,5g 0,5g 0,15g 0,05g 1,50 16 0,5g 0,5g 0,15g 0,15g 1,40
Os resultados obtidos neste estudo, levando em consideração as condições experimentais, mostraram que a produção de biomassa nos ensaios variou de 0,60 a 6,1g L-1 de biomassa, ressaltando a aplicabilidade desta espécie microbiana em processos fermentativos para produção de biomassa. A condição que pareceu mais favorável para a produção de biomassa de S. boulardii-17, foi no ensaio 01, que produziu 6,10 g.L-1 de
biomassa e a condição que pareceu menos favorável para a produção de biomassa de S. boulardii-17, foi no experimento 07, com 0,60 g.L-1 de biomassa.
De acordo com os resultados observados (Tabela 3), a diferença entre os ensaios 01 e 07 está representada pela modificação da concentração da sacarose e extrato de levedura. A diferença observada na resposta (6,10 g – 0,60 g = 5,5 g.L-1) indica que a produção de biomassa
de S. boulardii-17 aumentou quando a concentração de sacarose e extrato de levedura foi modificada do nível máximo (0,5 g.100mL-1 e 0,15 g.100mL-1, respectivamente) para o nível mínimo (0,1 g.100mL-1 para e 0,05 g.100mL-1 respectivamente). Resultado de produção de biomassa similar foi encontrado entre os experimentos 01 e 12, e está representada pela modificação da concentração da glicose, extrato de levedura e sulfato de amônio. A diferença observada na resposta foi a mesma (6,10g – 0,62g = 5,48 g.L-1) onde a biomassa de S. boulardii-17 aumentou quando a concentração de glicose, extrato de levedura e sulfato de amônio foram modificados do nível máximo para o nível mínimo.
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.38183-38198 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Após análise estatística verificou-se que os parâmetros estudados e seus níveis de variação, não afetaram significativamente a produção de biomassa (p≥0,05). Na Tabela 4 observam-se as estimativas dos efeitos de cada variável, suas interações e a significância (p≤0,05)
Tabela 4. Estimativas dos efeitos de cada variável, suas interações e significância (p≤0,05)
Variáveis e Interações Efeitos P
Glicose (X1) -0,5125 0,6742 Sacarose (X2) -0,4875 0,6876 Ext. de Levedura (X3) -0,6375 0,6117 Sulfato de amônia (X4) -0,4875 0,6876 X1*X2 0,5600 0,6488 X1*X3 0,7150 0,5760 X1*X4 0,3650 0,7571 X2*X3 0,5850 0,6362 X2*X4 0,8350 0,5273 X3*X4 0,5400 0,6590 X1*X2*X3 -0,3125 0,7899 X1*X2*X4 -0,7625 0,5568 X1*X3*X4 -0,9625 0,4830 X2*X3*X4 -0,5375 0,6611
O efeito negativo das variáveis independentes e suas interações indica que um aumento nas suas concentrações, provocaria uma diminuição da biomassa celular de S. boulardii-17 e uma diminuição das concentrações destes parâmetros dentro da faixa estudada, incrementaria a produção de biomassa.
A produção de biomassa e outros produtos de interesse biotecnológicos podem ser influenciados pelas condições de cultivos, em particular do meio de cultura, tipo e concentração de fontes de carbono e nitrogênio, bem como pH e temperatura de cultivo (BRAVO et al., 2000; BRAVO-MARTINS et al., 2009; BRAVO e CASTRO-GÓMEZ, 2010).
3.2 OTIMIZAÇÃO DA PRODUÇÃO DE BIOMASSA DE SACCHAROMYCES BOULARDII-17
Os resultados da otimização da produção de biomassa de S. boulardii-17 utilizando um delineamento central composto rotacional 22 (DCCR 22) estão descritos na Tabela 5.
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.38183-38198 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Tabela 5 - Produção de biomassa de S. boulardii-17 utilizando um delineamento central composto rotacional 22.
Ensaio Glicose (g.100 mL-1) Sulfato de amônio (g.100 mL mL-1) Biomassa (g.L-1) 1 10,00 0,10 4,41 2 10,00 0,30 4,50 3 30,00 0,10 11,96 4 30,00 0,30 12,74 5 5,86 0,20 4,06 6 34,14 0,20 15,60 7 20,00 0,06 8,47 8 20,00 0,34 9,64 9 20,00 0,20 7,61 10 20,00 0,20 9,20 11 20,00 0,20 9,50
A produção de biomassa de S. boulardii-17 variou de 4,06 a 15,60 g.L-1 (Tabela 5). O ensaio experimental que apresentou a melhor condição para a produção de biomassa de S. boulardii foi encontrado no ensaio 06 (15,60 g.L-1), sendo o meio utilizado para seu crescimento constituído por 34,14% de glicose e 0,20% de sulfato de amônio. Por outro lado, o ensaio 05, constituído 5,86% de glicose e 0,20% de sulfato de amônio, apresentou uma condição desfavorável para produção de biomassa evidenciada pelo menor índice (4,06 g.L-1)
De acordo com os resultados (Tabela 5), a diferença entre o ensaio 06, com índice de biomassa de 15,60 g.L-1 e o ensaio 05 com índice de biomassa de 4,06 g.L-1 está representado
pela modificação da concentração da variável X1, onde a glicose reduziu em 28,3%. A
diferença observada na resposta (15,60 - 4,06 = 11,54 g.L-1) indica que o índice de biomassa
teve um ganho de 11,54 g.L-1 quando a concentração de glicose variou do nível mínimo para
o nível máximo.
Vale ressaltar que o coeficiente de determinação (R2) foi de 0,97011, o que indica uma
excelente relação dos dados experimentais com a curva estabelecida pelo modelo matemático, ou seja, 97,01% da variação na produção de biomassa podem ser explicadas pelos fatores estudados e apenas 2,99% dessa variação não pode ser explicada pelos fatores estudados, existindo outros fatores que poderiam ser importantes para conseguir uma produção maior. Na Tabela 6 observam-se as estimativas dos efeitos de cada variável, suas interações e a significância (p≤0,05).
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.38183-38198 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Tabela 6- Estimativa dos efeitos de cada variável, suas interações e significância com p≤0,05 na produção de biomassa de S. boulardii em DCCR 22
Variáveis Estimativa dos Efeitos p
Linear Glicose (X1) 0,395619 0,000055* Sulfato de amônio (X2) 0,037073 0,289187 Quadrática Glicose (X1) 0,029883 0,458599 Sulfato de amônio (X2) -0,008667 0,825154 Interação X1*X2 0,005950 0,898248
Números seguidos de asterisco (*) são estatisticamente significativos ao nível de 95% de confiança (p≤0,05). O efeito negativo do sulfato de amônio (X2) indica que um aumento em sua
concentração, provocaria uma diminuição da biomassa celular de S. boulardii-17 e uma diminuição da concentração deste parâmetro dentro da faixa estudada, incrementaria a produção de biomassa. No entanto, o efeito negativo desta variável independente não foi significativo (p≥0,05). Observa-se que a glicose foi a variável com efeito linear positivo mais relevante e estatisticamente significativo (p≤0,05) seguido do sulfato de amônio estatisticamente não significativo (p≥0,05). A glicose apresentou um efeito quadrático positivo mais relevante que o sulfato de amônio que apresentou efeito negativo, porém estatisticamente não significativo (p≥0,05). A interação entre sulfato de amônio e a glicose (X1*X2), apresentou
efeito linear positivo menos relevante, mas estatisticamente não significativo (p≥0,05). Na Figura 1, é apresentado o gráfico de Pareto dos efeitos em p≤0,05 na produção de biomassa por S. boulardii. Todos os valores que se localizam à direita da linha tracejada, foram estatisticamente significativos (p≤0,05). Neste sentido, observa-se que a glicose foi a variável com efeito linear positivo mais relevante e estatisticamente significativo (p≤0,05) seguido do sulfato de amônio estatisticamente não significativo (p≥0,05). A glicose apresentou um efeito quadrático positivo mais relevante que o sulfato de amônio que apresentou efeito negativo, porém estatisticamente não significativo (p≥0,05). A interação entre sulfato de amônio e a glicose (X1*X2), apresentou efeito linear positivo menos relevante, mas estatisticamente não significativo (p≥0,05).
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.38183-38198 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Figura 1 - Gráfico de Pareto dos efeitos em p≤0,05 na produção de biomassa por S. boulardii.
Na produção de biomassa da levedura S. boulardii-17 controlou-se a relação C:N, limitando a quantidade de nitrogênio, ou seja, fornecendo carbono em excesso. A limitação de nitrogênio teve por objetivo criar um ambiente favorável ao acúmulo de lipídeos. Observa-se na Figura 2 que com uma relação C:N >1 garante-se que o nitrogênio seja totalmente consumido, enquanto que os outros nutrientes, incluindo o carbono, permaneçam em excesso no meio de cultivo (MEESTERS et al.,1996).
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.38183-38198 jun. 2020. ISSN 2525-8761 Figura 2 - Curva de nível dos efeitos das variáveis independentes na produção de biomassa por S. boulardii-17.
4 CONCLUSÃO
O planejamento fatorial utilizado nesta pesquisa permitiu avaliar o efeito e as interações das concentrações de diferentes fontes de carbono e nitrogênio na produção de biomassa de Saccharomyces boulardii-17 (Repoflor®, Legrand) assim como foi possível otimizar a sua produção. Com base nas condições experimentais, recomenda-se a utilização do meio de cultivo constituído por 34,14% de glicose e 0,20% de sulfato de amônio.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem a Universidade Tecnológica Federal do Paraná pelo apoio financeiro e a Fundação Araucária pela concessão da bolsa de Iniciação Científica e a todos os colaboradores por dedicarem seu tempo e por partilharem suas experiências e trabalho.
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.38183-38198 jun. 2020. ISSN 2525-8761 REFERÊNCIAS
AGEITOS, J. M.; VALLEJO, J.A.; VEIGA-CRESPO, P.; VILLA, T. G. Oily yeasts as oleaginous cell factories. Applied Microbiology and Biotechnology, v.90, p.1219-1227, 2011.
AKPINAR-BAYIZIT, A.; OZCAN, T.; YILMAZ-ERSAN, L.; BASOGLU, F. A. Research on whey as a renewable substrate for Single Cell Oil Production by Saprolegnia diclina. International Journal of Chemical Engineering and Applications, v.7, 2016.
ALMEIDA, A.C.; GUSMÃO, N.B. Caracterização de leveduras isoladas de queijos de coalho. Dissertação (Mestrado). Programa de Pós-Graduação em Biologia de Fungos,
Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2011.
AMARETTI, A.; RAIMONDI, S.; SALA, M.; RONCAGLIA, L.; LUCIA, M.; LEONARDI, A.; ROSSI, M. Single cell oils of the cold-adapted oleaginous yeast Rhodotorula glacialis DBVPG 4785. Microbial Cell Factories, v. 9, n.73, 2010.
ANDRÉ, A.; DIAMANTOPOULOU, P.; PHILIPPOUSSIS, A.; SARRIS, D.; KOMAITIS M.; PAPANIKOLAOU, S. Biotechnological conversions of bio-diesel derived waste glycerol into added-value compounds by higher fungi: production of biomass, single cell oil and oxalic acid. Industrial Crops and Products, v.31, p. 407–416, 2010.
ANSCHAU, A.; XAVIER, M. C. A.; HERNALSTEENS, S.; FRANCO, T. T. Effect of feeding strategies on lipid production by Lipomyces starkeyi. Bioresource Technology, v.157, p.214–222, 2014.
AZEVEDO, E., BARATA, M. Diversidade no reino Fungi e aplicações à Indústria, Revista de Ciência Elementar, v.6, n. 04, 2018.
BRAR, K.K.; SARMA, A.K.; ASLAM, M.; POLIKARPOV, I.; CHADHA, B.S. Potential of oleaginous yeast Trichosporon sp., for conversion of sugarcane bagasse hydrolysate into biodiesel. Bioresource Tecnology, 2017.
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.38183-38198 jun. 2020. ISSN 2525-8761 BRAVO, CLAUDIA E. C.; CARVALHO, ELIANA. P.; SCHWAN, ROSANE F.;
CASTROGÓMEZ, RAUL J. H.; PILÓN, Lucimeire. Determinação de condições ideais para a produção de poligalacturonase por Kluyveromyces marxianus. Ciência e Agrotecnologia v.24, p.103-136, 2000.
BRAVO, CLAUDIA E. C.& CASTRO-GÓMEZ, RAUL J. H. Seleção de fontes de enxofre para produção de enzimas celulolíticas por fungos anaeróbios. In: Anais da VI Semana De Biotecnologia-Universidade Estadual De Londrina, Londrina, 2010.
BRAVO-MARTINS, CLAUDIA E. C.; CASTRO-GÓMEZ, RAUL J. H.; SARROUH, BOUTROS F.; SILVA, SILVIO S. Production of cellulolytic enzymes by anaerobic fungi cultivated in different conditions. International Journal of Food Engeneering, v.5, p.1/14-13, 2009.
COSTA, A.G.; MAGNANI, M.; CASTRO-GOMEZ, R.J.H. Obtenção e caracterização de manoproteínas da parede celular de leveduras de descarte em cervejaria. Acta Scientiarum. Biological Sciences, v. 34, n. 1, p. 77-84, 2011.
FAKAS, S.; PAPANIKOLAOU, S.; BATSOS, A.; PANAYOTOU, M. G.;
MALLOUCHOS, A; AGGELIS, G. Evaluating renewable carbon sources as substrates for single cell oil production by Cunninghamella echinulata and Mortierella isabellina. Biomass and bioenergy, v.33, p. 573 – 580, 2009.
FUDUKA, K.E.; VASCONCELOS, D.; FLORA, A.; CÂNDIDO MATIAS, A.; DE MELO BARBOSA, A.; DEKKER, H.; FRANS, R.; CORRADI DA SILVA, M.L. Polissacarídeos de parede celular fúngica: purificação e caracterização. Semina: Ciências Agrárias, v. 30, n.1, p. 117-133, 2009,
HUANG, C.; CHEN, X.; XIONG, L.; MA, L.; CHEN, Y. Single cell oil production from low-cost substrates:The possibility and potential of its industrialization. Biotechnology Advances. v.31, p.129–139, 2013.
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.38183-38198 jun. 2020. ISSN 2525-8761 KATRE, G.; JOSHI, C.; KHOT, M.; ZINJARDEI, S.; KUMAR, A. R. Evaluation of single cell oil (SCO) from a tropical marine yeast Yarrowia lipolytica NCIM 3589 as a potential feedstock for biodiesel. AMB Express, v.2, n.36, 2012.
MEESTERS, P. A. E. P.; HUIJBERTS, G. N. M.; EGGINK, G. High cell density cultivation of the lipid accumulating yeast Cryptococcus curvatus using glycerol as a carbon source. Applied Microbiology and Biotechnology, v. 45, p. 575-579, 1996.
MENG, X.; YANG, J.; XU, X.; ZHANG, L.; NIE, Q.; XIAN, M. Biodiesel production from oleaginous microorganisms. Renewable Energy, v. 34, n. 1, p. 1-5, 2009.
PAPANIKOLAOU, S.; AGGELIS, G. Lipids of oleaginous yeasts. Part I: Biochemistry of single cell oil production. European Journal of Lipid Science and Technology, v.113, n. 8, p. 1031–1051, 2011.
PAPANIKOLAOU, S.; RONTOU, M.; BELKA, A.; ATHENAKI, M.; GARDELI, C.; MALLOUCHOS, A.; KALANTZI, O.; KOUTINAS, A. A.; KOOKOS, J. K.; ZENG, A.P.; AGGELIS, G. Conversion of biodiesel-derived glycerol into biotechnological products of industrial significance by yeast and fungal strains. Engineering in Life Sciences, v.00, p.1– 20, 2016.
PEREIRA-FILHO, E.R.; POPPI, R.J.; ARRUDA, M.A. Z. Emprego de Planejamento Fatorial para a Otimização das Temperaturas de Pirólise e Atomização de Al, Cd, Mo E Pb por ETAAS. Química Nova, v. 25, n. 2, p. 246-253, 2002.
PERALTA-ZAMORA, P.; MORAES, J.L.; NAGATA, N. Por que otimização multivariada? Engenharia Sanitária e Ambiental, v.10, n. 2, p. 106-110, 2005.
POLI, J.S., DALLÉ, P., SENTER, L. MENDES, S. RAMIREZ, M., VAINSTEIN, M.H. & VALENTE, P. Fatty acid methyl esters produced by oleaginous yeast Yarrowia lipolytica QU21: an alternative for vegetable oils. Revista Brasileira de Biociência, v.11, n. 2, p. 203-208, 2013.
Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n.6, p.38183-38198 jun. 2020. ISSN 2525-8761 POLI, J.S., LÜTZHØFT, H.H., KARAKASHEV, D.B., VALENTE, P. & ANGELIDAKI, I. An environmentally - friendly fluorescente method for quantification of lipid contents in yeast. Bioresource Technology, v.51, p.388-39, 2014.
SANKET, J.; YADAV, S.; ERURKAR, A.; ANJANA J. D. Statistical Optimization of Medium Components for the Production of Biosurfactant by Bacillus licheniformis K51. Journal of Microbiology and Biotechnology, v.17, n. 2, p.313–319, 2007.
SELVAKUMAR, P.; SIVASHANMUGAM P. Thermo-chemo-sonic pre-digestion of waste activated sludge for yeast cultivation to extract lipids for biodiesel production. Journal of Environmental Management, n.198, p.90 - 98, 2017.
SHEN, Q.; CHEN, Y.; JIN, D.; LIN, H.; WANG, Q.; ZHAO, Y. Comparative genome analysis of the oleaginous yeast Trichosporon fermentans reveals its potential applications in lipid accumulation. Microbiological Research, n.192, p.203–210, 2016.
TASKIN, M.; ORTUCU, S.; AYDOGAN, M. N.; ARSLAN, N. P. Lipid production from sugar beet molasses under non-aseptic culture conditions using the oleaginous yeast Rhodotorula glutinis TR29. Renewable Energy, n.99, p.198-204, 2016.
THLIVEROS, P.; KIRAN, E. U.; WEBB, C. Microbial biodiesel production by direct methanolysis of oleaginous biomass. Bioresource Technology, n. 157, p.181– 187, 2014.
YANG, X.; JIN, G.; WANG, Y.; SHEN, H.; ZHAO, Z. K. Lipid production on free fatty acids by oleaginous yeasts under non-growth conditions. Bioresource Technology, n. 193, p. 557– 562, 2015.
ZHAO, X. B.; WANG, L.; LIU, D. H. Peracetic acid pretreatment of sugarcane bagasse for enzymatic hydrolysis: a continued work. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, v. 83, n. 6, p. 950-956, 2008.
