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Título: Goma xantana: perspectivas para uma agricultura sustentável
Título(s) alternativo(s): Xanthan gum: perspectives for sustainable agriculture
Autor(es): Boettcher, Deborah Lizama
Orientador(es): Pagnoncelli, Maria Giovana Binder
Palavras-chave: Gomas e resinas
Biopolímeros
Fermentação
Agroindústria
Desenvolvimento sustentável
Gums and resins
Biopolymers
Fermentation
Agricultural industries
Sustainable development
Data do documento: 16-Dez-2024
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Dois Vizinhos
Citação: BOETTCHER, Deborah Lizama. Goma xantana: perspectivas para uma agricultura sustentável. 2024. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2024.
Resumo: No Brasil, a agricultura é uma das principais fontes de renda, mas precisa de melhorias para se tornar mais eficaz e sustentável. Materiais inovadores, como a goma xantana, são promissores por suas propriedades reológicas, que permitem melhorar a agricultura. Produzida por Xanthomonas spp. durante a fermentação aeróbica, a xantana é um exopolissacarídeo biodegradável com mercado crescente. No entanto, os altos custos de produção são um desafio, e sua obtenção a partir de resíduos agroindustriais surge como uma alternativa sustentável promissora. Com essas problemática, este estudo teve dois objetivos principais: realizar uma análise cienciométrica sobre o uso da goma xantana na agricultura e a aplicação de resíduos agroindustriais em sua produção, visando promover a sustentabilidade e melhorar a produtividade agrícola, e analisar resíduos da agroindústria regional em relação ao seu potencial nutricional. Utilizando a base de dados Web of Science foram realizadas três buscas principais com combinações de palavras-chave relacionadas à goma xantana, agricultura, sustentabilidade e resíduos agroindustriais. Documentos publicados entre 1982 e setembro de 2024 foram analisados com os programas CiteSpace [marca registrada] e Microsoft Excel [marca registrada], permitindo a identificação de tendências, autores, palavras-chave e países envolvidos. Os resultados destacaram um aumento expressivo nas publicações a partir de 2016, evidenciando o crescente interesse em aplicações agrícolas e sustentáveis do biopolímero. O Brasil surgiu como um dos países mais produtivos na área, atrás apenas da Índia e da China, com destaque para a pesquisadora Janice Druzian, que lidera estudos sobre a produção de goma xantana a partir de resíduos agroindustriais. A análise das palavras-chave revelou a evolução das pesquisas, inicialmente focadas em produção e otimização, e mais recentemente voltadas para aplicações, como recuperação de águas e aproveitamento de resíduos. Esses resultados mostram a importância da goma xantana como solução sustentável para o reaproveitamento de resíduos e o desenvolvimento de tecnologias inovadoras. Este estudo também analisou dois subprodutos gerados no Brasil, o soro de leite e a milhocina, provenientes das indústrias de processamento de leite e milho, respectivamente. Eles foram caracterizados físico-quimicamente quanto ao teor de carbono, nitrogênio, proteínas, açúcares redutores totais, demanda química de oxigênio e pH, e comparados com análises estatísticas. Os resultados indicaram que tanto o soro de leite quanto a milhocina possuem composições que sugerem sua viabilidade como substratos para a produção de goma xantana, com teores adequados de carbono, 8,95% e 31,00% (p/v), e nitrogênio, 0,31% e 6,84% (p/v), respectivamente. A análise estatística mostrou diferenças significativas entre os dois, sendo que ambos possuem características para a produção do biopolímero. Este estudo mostra que a goma xantana pode ser produzida a partir de resíduos como soro de leite e milhocina, dando um novo destino a materiais que seriam descartados, como também, pesquisas futuras podem explorar a combinação desses subprodutos para melhorar sua utilização. O estudo mostrou a crescente aplicação da xantana na agricultura, unindo teoria e prática. Enquanto a análise cienciométrica destacou a evolução das pesquisas, os testes experimentais indicaram o potencial dos substratos na sua produção. Isso reforça a importância de integrar os dois estudos para avançar em soluções sustentáveis.
Abstract: In Brazil, agriculture is one of the main sources of income, but it requires improvements to become more efficient and sustainable. Innovative materials, such as xanthan gum, are promising due to their rheological properties, which can enhance agricultural practices. Produced by Xanthomonas spp. during aerobic fermentation, xanthan is a biodegradable exopolysaccharide with a growing market. However, high production costs pose a challenge, and obtaining it from agro-industrial waste emerges as a promising sustainable alternative. Given these challenges, this study had two main objectives: conducting a scientometric analysis on the use of xanthan gum in agriculture and the application of agro-industrial waste in its production to promote sustainability and improve agricultural productivity, and analyzing regional agroindustrial waste regarding its nutritional potential. Using the Web of Science database, three main searches were conducted with keyword combinations related to xanthan gum, agriculture, sustainability, and agro-industrial waste. Documents published between 1982 and September 2024 were analyzed using CiteSpace [trade mark] and Microsoft Excel [trade mark], allowing the identification of trends, authors, keywords, and involved countries. The results highlighted a significant increase in publications since 2016, demonstrating the growing interest in the agricultural and sustainable applications of the biopolymer. Brazil emerged as one of the most productive countries in this field, ranking behind India and China. Notably, researcher Janice Druzian leads studies on xanthan gum production from agro-industrial waste. The keyword analysis revealed the evolution of research, initially focused on production and optimization, and more recently on applications such as water recovery and waste utilization. These findings emphasize the importance of xanthan gum as a sustainable solution for waste reuse and the development of innovative technologies. This study also analyzed two byproducts generated in Brazil: whey and corn steep liquor, derived from the dairy and corn processing industries, respectively. These by-products were physicochemically characterized in terms of carbon, nitrogen, protein content, total reducing sugars, chemical oxygen demand, and pH, and were compared using statistical analyses. The results indicated that both whey and corn steep liquor have compositions suggesting their viability as substrates for xanthan gum production, with suitable carbon contents of 8.95% and 31.00% (w/v), and nitrogen contents of 0.31% and 6.84% (w/v), respectively. Statistical analysis revealed significant differences between the two, yet both exhibit characteristics suitable for biopolymer production. This study demonstrates that xanthan gum can be produced from waste materials such as whey and corn steep liquor, providing a new purpose for materials that would otherwise be discarded. Additionally, future research can explore the combination of these byproducts to enhance their utilization. The study highlighted the growing application of xanthan in agriculture, bridging theory and practice. While the scientometric analysis revealed the progression of research, the experimental tests indicated the potential of these substrates for its production. This reinforces the importance of integrating both approaches to advance sustainable solutions.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36560
Aparece nas coleções:PG - Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia

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