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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32744| Título: | Utilização de resíduos láticos poluentes nos substratos para produção de nanocelulose bacteriana |
| Título(s) alternativo(s): | Use of pollutant lattic waste in substrates for the production of bacterial nanocellulose |
| Autor(es): | Franz, Lisa Marie |
| Orientador(es): | Montanher, Paula Fernandes |
| Palavras-chave: | Indústria de laticínios Resíduos industriais Celulose Leite - Produção Dairy products industry Factory and trade waste Cellulose Milk production |
| Data do documento: | 22-Ago-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | FRANZ, Lisa Marie. Utilização de resíduos láticos poluentes nos substratos para produção de nanocelulose bacteriana. 2023. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2023. |
| Resumo: | A produção de NCB (nanocelulose bacteriana) depende principalmente da disponibilidade dos componentes nutricionais do meio de produção. Diferentes fontes de carbono e meios de cultivo já foram relatados para produção de NCB, no entanto, o meio Hestrin-Schramm (HS) continua sendo o mais comumente usado. O seu alto custo de produção, devido aos componentes como extrato de levedura e peptona, representa ainda um grande desafio para atender aos requisitos de fabricação comercial. Nesse trabalho foi desenvolvido um meio de cultura modificado a fim de produzir membranas de nanocelulose bacteriana (NCB), barateando seu custo de produção e reutilizando resíduos poluentes. Foi realizado um levantamento bibliográfico sobre NCB, sobre as principais bactérias que produzem o biofilme e quais os nutrientes utilizados nos meios de cultura convencionais. Nesse contexto os resíduos láticos são uma boa opção para desenvolvimento de um meio modificado, por apresentarem elevadas concentrações de carbono e nitrogênio além de outros nutrientes. A indústria leiteira é uma das principais indústrias do país, se destacando mundialmente pela produção queijeira, contudo dessa produção são gerados dois resíduos importantes, o soro de leite (SL) e a água de filagem (AF). Ambos são efluentes extremamente poluentes e precisam ser tratados antes do seu descarte para a produção de NCB utilizou-se uma condição controle com meio HS (GC) e foram realizadas seis condições para os meios modificados para cada resíduo (SL e AF), sendo a condição A - Resíduo puro; condição B: HS + 20% de resíduo; Condição C: HS + 50% de resíduo; Condição D: HS sem peptona substituída pelo resíduo. Condição E: HS sem extrato de levedura substituído pelo resíduo; e Condição F: HS sem peptona e extrato de levedura substituídos pelo resíduo. Para a realização dos experimentos foi realizada a alteração do pH desses efluentes delimitando como ponto ideal entre 4,5 e 4,7. A média do peso úmido comprovou que utilizando o SL na condição D tem-se uma membrana de NCB com peso superior ao grupo controle (GC), a mesma condição utilizando a AF não foi superior ao GC, mas ficou muito próxima. As análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV) comprovam que as microfribilas se arranjam de formas diferentes de acordo com a condição e resíduo estabelecidos. As análises de Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) apontam um padrão nas curvaturas do gráfico, onde todas as condições trabalhadas se assemelham ao GC. Os resultados obtidos indicam que a bactéria Komagataebacter xylinus produziu NCB em meio modificado com ajustes de pH nas condições propostas. Dessa forma tanto o SL quanto a AF apresentam a possibilidade de aplicações em meios de cultura para a produção de NCB sendo utilizados dessa forma de maneira sustentáveis, destacando-se a AF, que conforme levantamento bibliográfico apresenta poucos registros de reutilização. |
| Abstract: | The production of NCB (bacterial nanocellulose) depends mainly on the availability of the nutritional components of the production medium. Different carbon sources and cultivation media have been reported for NCB production, however, Hestrin-Schramm (HS) medium remains the most commonly used. Its high production cost, due to components such as yeast extract and peptone, still represents a major challenge in meeting commercial manufacturing requirements. In this work, a modified culture medium was developed in order to produce bacterial nanocellulose membranes (NCB), lowering their production cost and reusing polluting waste. A bibliographical survey was carried out on NCB, the main bacteria that produce biofilm and the nutrients used in conventional culture media. In this context, dairy waste is a good option for developing a modified medium, as it has high concentrations of carbon and nitrogen, as well as other nutrients. The dairy industry is one of the main industries in the country, and stands out worldwide for its cheese production. However, two important wastes are generated from this production: whey (SL) and filtering water (AF). Both are extremely polluting effluents and need to be treated before being disposed of. For the production of NCB, a control condition was used with HS medium (GC) and six conditions were carried out for the media modified for each waste (SL and AF), with Condition A - Pure waste; Condition B: HS + 20% waste; Condition C: HS + 50% waste; Condition D: HS without peptone replaced by waste. Condition E: HS without yeast extract replaced by the residue; and Condition F: HS without peptone and yeast extract replaced by the residue. To carry out the experiments, the pH of these effluents was altered to between 4.5 and 4.7. The average wet weight showed that using SL in condition D resulted in an NCB membrane weighing more than the control group (CG), while the same condition using AF was not superior to the CG, but was very close. Scanning electron microscopy (SEM) analysis shows that the microfibrils are arranged differently depending on the condition and residue used. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) analysis shows a pattern in the curvatures of the graph, where all the conditions worked on are similar to the GC. The results obtained indicate that the bacterium Komagataebacter xylinus produced NCB in modified medium with pH adjustments under the proposed conditions. In this way, both SL and AF can be used in culture media to produce NCB in a sustainable way, especially AF, which, according to a literature survey, has few records of reuse. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32744 |
| Aparece nas coleções: | PG - Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia |
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