Orientador: Rosana Goldbeck

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos

Resumo: O aumento da conscientização quanto às mudanças climáticas tem motivado a produção de combustíveis e químicos de fontes renováveis que possam servir como substitutos dos derivados do petróleo. Dentre os bioprodutos que podem ser produzidos por microrganismos, o n-butanol se destaca por ter...

Resumo: O aumento da conscientização quanto às mudanças climáticas tem motivado a produção de combustíveis e químicos de fontes renováveis que possam servir como substitutos dos derivados do petróleo. Dentre os bioprodutos que podem ser produzidos por microrganismos, o n-butanol se destaca por ter propriedades físicas que o tornam um potencial substituto da gasolina e um químico renovável com uma gama de aplicações. Espécies de Clostridium são comumente utilizadas para a produção de n-butanol, no entanto, têm se intensificado a busca por microrganismos industrialmente mais amigáveis para a produção desse álcool, como a Saccharomyces cerevisiae. Sendo assim, é possível explorar a rota metabólica para produção de n-butanol de S. cerevisiae, a qual é estimulada pela assimilação de aminoácidos. O objetivo deste projeto foi selecionar um resíduo agroindustrial proteico que possa ser utilizado no meio fermentativo para a produção de n-butanol, bem como otimizar a produção desse álcool. Primeiramente, foi feita a caracterização da farinha de vísceras de aves, farinha de girassol e do farelo de milho, sendo esse último descartado das etapas seguintes devido ao baixo teor de proteína. Em seguida, visando aumentar a disponibilidade dos aminoácidos para S. cerevisiae, foi realizada a hidrólise enzimática das proteínas das farinhas de vísceras de aves e de girassol, utilizando a protease Alcalase. Por meio do planejamento experimental, foi encontrada a condição ótima de reação de 60ºC e pH 8, porém utilizando 3% (v/v) e 3,7% (v/v) de enzima para hidrolise da farinha de vísceras de aves e de girassol, respectivamente. Posteriormente, foram realizadas fermentações com os hidrolisados visando selecionar o mais favorável para a produção de n-butanol por S. cerevisiae. Após 72h de fermentação, não foi detectada a produção de n-butanol no meio com hidrolisado proteico de farinha de girassol (HPFG), já no meio contendo hidrolisado proteico de farinha de vísceras de aves (HPFV) foi identificada 42,66 mg/L desse álcool. Em seguida foi realizada a otimização da condição de fermentação, onde analisou-se a influência da relação C/N e do volume reacional na produção de n-butanol. Com isso, utilizando uma relação C/N de 2 e 60% de volume reacional, atingiu-se 62,11 mg/L de n-butanol. Por fim, foi comparada a influência de três meios na produção de n-butanol (Glicose+HPFV; Glicose+HPFV+Glicina e Glicose+Glicina), na qual o meio fermentado com Glicose+HPFV foi detectada a maior concentração desse álcool (59,94 mg/L), sendo, portanto, o meio ideal para a produção de n-butanol

Abstract: Increased awareness of climate change has led to the production of fuels and chemicals from renewable sources that could serve as substitutes for petroleum products. Among the bioproducts that can be produced by microorganisms, n-butanol stands out for having physical properties that make...

Abstract: Increased awareness of climate change has led to the production of fuels and chemicals from renewable sources that could serve as substitutes for petroleum products. Among the bioproducts that can be produced by microorganisms, n-butanol stands out for having physical properties that make it a potential substitute for gasoline and a renewable chemical with a range of applications. Clostridium species are commonly used to produce n-butanol, however, the search for industrially friendly microorganisms to produce this alcohol has intensified, such as Saccharomyces cerevisiae. Thus, it is possible to explore the metabolic pathway for n-butanol production of S. cerevisiae, in which it is stimulated by amino acid assimilation. The objective of this project was to select an agroindustrial protein residue that can be used in the fermentation medium to produce n-butanol, as well as to optimize the production of this alcohol. Firstly, the characterization of poultry meal flour, sunflower meal and corn meal was carried out, but the latter one was discarded from the following stages due to the low protein content. Then, in order to increase the availability of the amino acids for S. cerevisiae, the enzymatic hydrolysis of the proteins of the poultry meal and sunflower meal was carried out using the protease Alcalase. Through the experimental design, the optimal reaction condition of 60ºC and pH 8 was found but using 3% (v/v) and 3.7% (v/v) of enzyme for the hydrolysis of poultry meal and sunflower meal, respectively. Subsequently, fermentations were carried out with the hydrolysates in order to select the most favorable to produce n-butanol by S. cerevisiae. After 72h of fermentation, no production of n-butanol was detected in the medium with sunflower meal protein hydrolyzate (HPFG), while in the medium containing poultry meal protein hydrolyzate (HPFV) was identified 42.66 mg/L alcohol. Then, the optimization of the fermentation condition was performed, where the influence of the C/N ratio and the reaction volume on n-butanol production were analyzed. Thus, using a C/N ratio of 2 and 60% of reaction volume, 62.11 mg/L of n-butanol was reached. Finally, the influence of three media in the production of n-butanol (Glucose + HPFV, Glucose + HPFV + Glycine and Glucose + Glycine) was compared, in which the medium fermented with Glucose + HPFV was detected the highest concentration of this alcohol (59,94 mg/L), being therefore the ideal medium for the production of n-butanol

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