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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3950| Título: | Frações residuais do processo de extração de proteínas da biomassa de Spirulina platensis como matéria-prima para produção de bioetanol |
| Título(s) alternativo(s): | Residual fractions from Spirulina platensis protein extraction as feedstock for bioethanol production |
| Autor(es): | Peron, Bianca Colombari |
| Orientador(es): | Colla, Eliane |
| Palavras-chave: | Biocombustíveis Enzimas Hidrólise Biomass energy Enzymes Hydrolysis |
| Data do documento: | 29-Jun-2018 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Medianeira |
| Citação: | PERON, Bianca Colombari. Frações residuais do processo de extração de proteínas da biomassa de Spirulina platensis como matéria-prima para produção de bioetanol. 2018. 67 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Alimentos) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Medianeira, 2018. |
| Resumo: | A Spirulina platensis e uma microalga promissora para sistemas de biorrefinarias, devido a sua composição rica em biocompostos como proteínas e carboidratos. Porém, apesar de todas as vantagens de se obter biocombustíveis a partir de microalgas, sua viabilidade econômica ainda precisa ser melhorada. Neste contexto, objetivou-se avaliar a produção de bioetanol a partir das frações residuais do processo de obtenção de concentrado proteico de S. platensis. Para tal, foi realizada a hidrolise enzimática das frações residuais obtidas após o processo de extração de lipídios e proteínas da biomassa e, a partir do hidrolisado obtido, avaliou-se a produção de bioetanol. A biomassa, foi inicialmente, desengordurada em extrator Soxhlet; sequencialmente foi submetida a extração de proteínas assistida por ultrassom em meio alcalino (LUPATINI et al., 2017). As frações residuais (resíduo solido da extração e resíduo liquido da precipitação das proteínas) foram combinadas na razão de 100 g×L-1 e autoclavadas para a liquefação do amido. A hidrolise enzimática foi conduzida com 0,5; 1,0 e 1,5% das enzimas α-amilase e amiloglucosidase (AMG) adicionadas simultaneamente (50 oC, pH 5,5 por 24 horas). As condições de pH e temperatura da hidrolise foram definidas pela determinação das atividades enzimáticas das enzimas em amido. O acompanhamento da hidrolise foi realizado pela retirada de alíquotas a cada 2 h de reação para análise de açúcares redutores (AR) (método de Somogyi- Nelson). No estudo da produção de bioetanol a partir do hidrolisado, os cultivos foram realizados com Saccharomyces cerevisiae, a 30 oC, em condições estacionarias. Foram avaliados quatro meios de cultivo distintos: hidrolisado (H) obtido nas melhores condições da hidrolise, meio controle (C1) com a mesma concentração de açúcares do H, meio controle (C2) com a concentração de açúcares simulando a produção de bi etanol a partir de cana de açúcar, e um meio contendo o hidrolisado suplementado (HS) para atingir a mesma concentração de açúcares do meio C2. O acompanhamento da cinética dos cultivos foi realizado pela retirada de alíquotas, em intervalos regulares de tempo, para as análises de concentração de biomassa, AR e bioetanol. A hidrolise enzimática com 1,0% das enzimas atingiu uma eficiência de 77,51% em 12 h de reação. Na fermentação alcoólica, os resultados para a concentração de biomassa foram superiores nos meios controle (C1 e C2), enquanto que para os meios H e HS foram observados os maiores valores para a produção de bietanol, alcançando-se 8,06 g×L-1 de bioetanol em 12 h de fermentação, com eficiência de 100% e produtividade de 0,533 g×L-1×h-1 para o meio H. Esses resultados indicam que as frações residuais do processo de extração de lipídios e proteínas da biomassa de S. platensis possuem potencial como matéria-prima para a produção de bioetanol em sistema de biorrefinarias. |
| Abstract: | Spirulina platensis is a promising microalgae for biorefinery systems due to its rich composition in biocomposites such as proteins and carbohydrates. However, despite all the advantages of obtaining biofuels from microalgae, its economic viability still needs to be improved. In this context, the aim was to evaluate the production of bioethanol from residual fractions of the process of obtaining protein concentrate from S. platensis. The enzymatic hydrolysis of the biomass residual fractions obtained after the extraction of lipids and proteins was carried out; from the obtained hydrolyzate, the bioethanol production was evaluated. The biomass was initially defatted in Soxhlet extractor; sequentially, the extraction of proteins in alkaline medium assisted by ultrasonic method was conducted (LUPATINI et al., 2017). The residual fractions (solid residue of the extraction and liquid residue of the protein precipitation) were combined in the ratio of 100 g×L-1 and autoclaved for the starch liquefaction. The enzymatic hydrolysis was carried out with 0.5; 1.0 and 1.5% of α-amylase and amyloglucosidase (AMG) added simultaneously (50 oC, pH 5.5, 24 hours). The pH and temperature of the hydrolysis were determined by the enzymatic activities evaluation of the enzymes in starch. The hydrolysis was followed by the removal of aliquots every 2 h of reaction for the analysis of reducing sugars (RS) (Somogyi-Nelson method). In the study of bioethanol production from the hydrolyzate, Saccharomyces cerevisiae was inoculated at 30 oC under stationary conditions, in four different culture media: hydrolyzate (H) obtained under the best hydrolysis conditions, control medium (C1) with the same sugar concentration as H, control medium (C2) with sugar concentration simulating the production of bioethanol from sugar cane, and a medium containing the hydrolyzate supplemented (HS) to reach the same sugar concentration of the C2 medium. The kinetics of the cultures were monitored by aliquot removal at regular intervals for determining the concentration of biomass, RS and bioethanol. Enzymatic hydrolysis with 1.0% of the enzymes reached an efficiency of 77,51% in 12 h of reaction. In the alcoholic fermentation, the results for the biomass concentration were higher in the control media (C1 and C2), while for the H and HS media the highest values for bioethanol production were observed, reaching 8.06 g×L-1 of bioethanol in 12 h of fermentation, with 100% efficiency and productivity of 0.533 g×L-1×h-1 for medium H. These results indicate that the residual fractions of the lipid and protein extraction process of S. platensis biomass have potential as a raw material for the production of bioethanol in a biorefinery system. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3950 |
| Aparece nas coleções: | MD - Programa de Pós-Graduação em Tecnologia de Alimentos |
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