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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Embargado
Title: Produção de L-asparaginase de Penicillium sp. em espuma de poliuretana em diferentes biorreatores
Alternate title (s): L-asparaginase Production of Penicillium sp. in polyurethane foam in different bioreactors
Author: Vieira, William Fernando
First Advisor: Cardoso, Vicelma Luiz
First coorientator: Coutinho Filho, Ubirajara
First member of the Committee: Pessoa Júnior, Adalberto
Second member of the Committee: Campos, Edgar Silveira
Third member of the Committee: Lopes, Verônica dos Santos
Summary: A L-asparaginase é uma enzima de fundamental importância no tratamento do câncer e também é útil na indústria alimentícia no controle de acrilamida em alimentos processados em altas temperaturas. Devido à importância da L-asparaginase, as pesquisas para novos microrganismos capazes de produzi-la por fermentação em estado sólido têm sido investigadas. Nesta dissertação demestrado, o Penicilliumsp. O LAMAI 505 foi utilizado na produção de L-asparaginase por fermentação em estado sólido (FES). A dissertação investigou: a) a influência da temperatura, do pHe das concentrações de glicose e L-asparagina e do tamanho de inoculo na produção de L-asparginase; b) a produção otimizada de L-asparaginase pelo método de Redes Neurais Artificiais (RNA) e Algoritmo Genético (AG); c) avaliou a produção de L-asparaginase utilizando novos biorreatores, reciclo de meios nutritivo e reutilização de células do fungo e de espuma de poliuretana. Observou-se: a) O modelo de RNA de três camadas contendo 18 neurônios em camada oculta apresentou descrição satisfatória da produção de L-asparaginase (R² = 0,99 para estágio de treinamento e R² = 0,98 em fase de validação); b) condições otimizadas (16,96 mL de meio nutriente/g de suporte sólido, 1,0 g/L de L-asparagina, 5,24 g/L de glicose, pH igual a 5,0 e temperatura de 44,3 ◦C a atividade da L-asparaginase foi de 3411,6 U/kg, que foi 1,61 vezes maior do que o melhor valor obtido sem condições otimizadas; c) a taxa de reciclagem de 2,0 mL/min a 48 h, obtendo a atividade máxima de 3716,7 U/kg de suporte sólido (9,3%maior que a atividade em biorreator estático); d) a produção de L-asparaginase em cinco ciclos de reutilização de células de Penicillium sp. LAMAI 505 e suporte inerte proporcionaram atividade de L-asparaginase de 6050,0 U/kg de suporte sólido no terceiro ciclo e atividade média de 3878,0 U/kg de suporte sólido para cinco ciclos de reutilização, representando um aumentomédio dos cinco ciclos de reutilização de 14.1 % em relação ao biorreator estático. Os resultados indicam que a produção de L-asparaginase de Penicilliumsp. por FES com suporte inerte (FES-SI) é satisfatório quando comparado com a produção encontrada na literatura em estudos comoutras espécies de fungos em condições otimizadas, o que sugere que a produção de L-asparaginase de Penicillium sp. O LAMAI 505 é de grande importância para o desenvolvimento deste setor comercial.
Abstract: L-asparaginase is an enzyme of fundamental importance in the treatment of cancer and is also useful in the food industry in the control of acrylamide in foods processed at high temperatures. Due to the importance of L-asparaginase, research for new microorganisms capable of producing it and the use of solid-state fermentation have been investigated. In this master’s dissertation, the Penicilliumsp. LAMAI 505 was used in the production of L-asparaginase by solid-state fermentation (SSF). The dissertation investigated: a) influence of temperature, pH and concentrations of glucose and asparagine and inocullumsize in asparginase production; b) optimized L-asparaginase production by Artificial Neural Networks (ANN) method and Genetic Algorithm (GA); c) and evaluated L-asparaginase production using novel bioreactors by recycling media and re-using cells. It was observed: a) three-layer ANN model containing 18 neurons in hidden layer presented satisfactory description of L-asparaginase production (R² = 0.99 for the training stage and R² = 0.98 in validation stage); b) under optimized conditions (16.96 mL of nutrient medium/g of solid support, 1.0 g/L of L-asparagine, 5.24 g/L of glucose, pH equal to 5.0 and temperature of 44.3 ◦C) the activity of L-asparaginase was 3411.6 U/kg, which was 1.61 times higher than the best value obtained with no optimized conditions; c) the recycle rate of 2.0 mL/min at 48 h provided the maximum activity of 3716.7 U/kg of solid support (9.3%higher than the activity in static bioreactor); d) the L-asparaginase production in five re-use cycles of Penicillium sp. LAMAI 505 cells and inert support provided L-asparaginase activity of 6050.0 U/kg of solid support in the third cycle and average activity 3878.0 U/kg of solid support for five reuse cycles, representing a mean increase of the five reuse cycles of 14.1 % in relation to the static bioreactor. Results indicate that the production of L-asparaginase from Penicillium sp. by FES with inert support (FES-SI) is satisfactory when compared with production found in the literature in studies with other species of fungi under optimized conditions, which suggests that the production of L-asparaginase from Penicillium sp. LAMAI 505 is of great importance for the development of this commercial sector.
Keywords: L-asparaginase
L-asparaginase
Espuma de poliuretana
Polyurethane foam
Fermentação em estado sólido
Solid state fermentation
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS BIOQUIMICOS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: VIEIRA, William Fernando. Produção de L-Asparaginase de Penicillium sp. em espuma de poliuretana para diferentes biorreatores - Uberlândia. 2018. 87 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. Disponível em: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.177.
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.177
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/21260
Date of defense: 5-Feb-2018
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