Estudo da produção de amiloglicosidase por Aspergillus Niger NRRL 3122 em fermentação semi solida de farelo de arroz
Jorge Alberto Vieira Costa
TESE
Português
T/UNICAMP C823e
Campinas, SP : [s.n.], 1996.
203f. : il.
Orientador: Ranulfo Monte Alegre
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Resumo: Estudou-se a Fermentação Semi-Sólida (SSF) do farelo de arroz para a produção de amiloglicosidase (E. C. 3.2.1. 3) por Aspergillus niger NRRL 3122. O trabalho foi dividido em 4 fases: otimização dos parâmetros físico-químicos; SSF em reatores de coluna; caracterização cinética da enzima;...
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Resumo: Estudou-se a Fermentação Semi-Sólida (SSF) do farelo de arroz para a produção de amiloglicosidase (E. C. 3.2.1. 3) por Aspergillus niger NRRL 3122. O trabalho foi dividido em 4 fases: otimização dos parâmetros físico-químicos; SSF em reatores de coluna; caracterização cinética da enzima; determinação da condutividade térmica do farelo fermentado. Na primeira etapa utilizou-se a estratégia de Planejamento Experimental para a otimização e modelagem das 6 variáveis escolhidas: temperatura e tempo de fermentação, umidade do meio, concentração de inerte no meio, concentração de esporos e tempo de esterilização. Os experimentos foram desenvolvidos em embalagens flexíveis de polipropileno, e a metodologia consistiu em realizar um Planejamento Fatorial Fracionário, um Caminho de Ascendência Máxima e dois Planejamentos Compostos Centrais. Os tempos de fermentação e esterilização foram as variáveis mais importantes, e os modelos matemáticos obtidos apresentam um nível de confiança acima de 95%. Os melhores valores encontrados para a atividade enzimática do farelo fúngico não purificado estão acima de 800 IU/g farelo. Para os fermentadores de coluna com leito fixo determinou-se o efeito da aeração sobre a produção da enzima, utilizando-se vazões de O a 150 mlar/h/gmeio. Os valores máximos para a atividade do farelo foram de 1700 IU/gfarelo, sendo o valor de 60 mlar/h/ gmeio adotado como suficiente para uma boa oxigenação do meio e ótimo para a produção da enzima. Variações na densidade aparente do meio entre 586 e 858 g/l não mostraram influência sobre a atividade enzimática e a produtividade. Os perfis e gradientes de temperatura levantados para estes reatores mostraram o mecanismo de condução radial como o maior responsável pela remoção do calor metabólico gerado. A condutividade térmica do meio semi-sólido fermentado foi descrita pelo seguinte modelo: k = 47,5080 + 0,0115*dap + 0,1295*U - 6,0737*ln(dap) - 5,5555*ln(U). Os ensaios cinéticos indicaram o valor 2,30:1: 0,39 g/l para a Constante de Michaelis-Menten e máxima atividade enzimática a 55°C e pH 4,6. Nos testes de estabilidade o pH 4,4 se mostrou o mais indicado. O valor calculado para a energia de desativação enzimática foi de 31,98 Kcal/gmol, e a expressão encontrada para a constante de desativação térmica, a seguinte: Kd (h-I) = 8,04 78x1020 . e -16153/T
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Abstract: This is an experimental study of solid-state fermentation(SSF) of rice bran to produce amyloglucosidase (E.C. 3.2.1.3.) by Aspergillus niger NRRL 3122. The research was conducted in 4 phases: optimization of physico-chemical parameters; SSF in fixed-bed column reactors; characterization of...
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Abstract: This is an experimental study of solid-state fermentation(SSF) of rice bran to produce amyloglucosidase (E.C. 3.2.1.3.) by Aspergillus niger NRRL 3122. The research was conducted in 4 phases: optimization of physico-chemical parameters; SSF in fixed-bed column reactors; characterization of enzyme kinetics; determination of thermal conductivity. An experimental design strategy was employed for optimization and modelling of 6 variables: fermentation time, fermentation temperature, moisture, inert concentration, spore concentration and sterilization time. Experiments were conducted in flexible packs of polypropylene. The methodology involved the development of a Fractional Factorial Design, a Steepest Ascent Path and two Central Composite Designs. The most significant parameters were found to be the fermentation and sterilization times. The mathematical models presented a significance level of over 95%. The greatest values for the enzyme activity of non-purified mouldy bran were above 800 IU / gbran. The influence of aeration on enzyme production was determined for the packed-bed column fermenter, using flow rates of O to 150 mlair/h/gmedium. Highest values of enzyme activity were 1700IU/gbran and 60 mlair/h/gmedium. Fixed beds packed with 586 and 858 g/l did not influence on enzymatic activity or productivity. Temperature measurements within the bed showed a radial conduction mechanism as mainly responsible for dissipation of the metabolic heat generated. The thermal conductivity of the mouldy bran was represented by the model: k =47,5080 + 0,0115*dap+0,1295*U-6,0737*ln(dap) - 5, 5555*ln (U). Kinetcs experiments revelaled a Michaelis-Menten constant of 2,30 ~ 0,39 g/l, and maximum enzyme activity at 55°C and pH 4,6. Better stability was attained with pH 4,4. The deactivation energy was calculated to be 31,98 Kcal/gmol, and an equation was established for the thermal deactivation constant : Kd(h-1) = 8,0478 X 1020 e-16153/T
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Alegre, Ranulfo Monte, 1951-
Orientador
Schmidell, Willibaldo
Avaliador
Maiorano, Alfredo Eduardo
Avaliador
Park, Yong Kun, 1930-2018
Avaliador
Santana, Maria Helena Andrade, 1951-
Avaliador
Estudo da produção de amiloglicosidase por Aspergillus Niger NRRL 3122 em fermentação semi solida de farelo de arroz
Jorge Alberto Vieira Costa
Estudo da produção de amiloglicosidase por Aspergillus Niger NRRL 3122 em fermentação semi solida de farelo de arroz
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