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Title: Produção de surfactina por Bacillus subtilis, usando borra originada no refino de óleo vegetal de soja e algodão como substrato
Other Titles: Surfactin production by Bacillus subtilis, using sludge from oil refining soybean and cotton vegetable as substrate
Authors: Silva, Márcio Costa Pinto da
metadata.dc.contributor.advisor: Almeida, Edna dos Santos
metadata.dc.contributor.advisor-co: Vieira, Érika Durão
metadata.dc.contributor.referees: Anjos, Jeancarlo Pereira dos
Pessoa, Fernando Luiz Pellegrini
Aguirre, César Augusto Piedrahita
Santo, Alessandra Argolo Espírito
Keywords: Surfactina;Borra oleosa - soja;Borra oleosa - algodão;Bacillus subtilis;CLAE
Issue Date: 1-Dec-2023
Publisher: Centro Universitário SENAI CIMATEC
Citation: SILVA, Márcio Costa Pinto da. Produção de surfactina por bacillus subtilis, usando borra originada no refino de óleo vegetal de soja e algodão como substrato. Orientadora: Edna dos Santos Almeida. 2023. 103 f. Tese (Doutorado em Gestão e Tecnologia Industrial) – Centro Universitário SENAI CIMATEC, Salvador, 2022.
metadata.dc.description.resumo: Os biossurfactantes são compostos ativos, produzidos por microrganismos, com capacidade de reduzir a tensão superficial. Estes compostos possuem as seguintes vantagens sobre os surfactantes derivados de petróleo: baixa toxicidade, alta biodegradabilidade e produção a partir de fontes renováveis, porém, tem, em geral, alto custo de fabricação. A redução destes custos na produção de biossurfactantes está diretamente ligada ao custo do substrato. Por outro lado, na industrialização de óleos vegetais é gerada a borra oleosa, sendo que este subproduto alcança baixo preço de mercado e é potencial substrato para bactérias fermentativas. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi avaliar o potencial de reaproveitamento desta borra oleosa como substrato para a produção do biossurfactante surfactina. A metodologia consistiu na caracterização da borra através de análises físico-química e cromatográficas, seguida da etapa de inoculação e fermentação dos microrganismos Bacillus subtilis em meio de cultivo contendo diferentes concentrações de borra e glicose no substrato, mantendo as outras variáveis constantes, para avaliar a composição do substrato que resultaria na maior concentração final do produto. Foi elaborado um planejamento experimental estrela envolvendo 11 ensaios de fermentação. Em seguida, foi realizada a purificação do produto por meio de centrifugação e rota evaporação. Após estas etapas, foram feitas análises qualitativas do biossurfactante gerado, ou seja, a surfactina, por meio de teste de colapso da gota, índice de emulsificação, espectroscopia do infravermelho com transformada de Fourier (IVTF) e análise quantitativa através de cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). A amostra com maior concentração de surfactina foi a que continha maior percentual de borra que de glicose: 6% de borra e 3% de glicose, sendo obtido 129 mg/l de surfactina. Com base neste experimento foi uma simulação escalonando para uma planta industrial para ser feita a análise de viabilidade econômica. Os indicadores mostraram que a produção pode ser viável economicamente, pois apresentou um índice de lucratividade de $1,42 para cada $1,00 investido, com taxa de retorno de 49,77%. Estes resultados demonstraram que a borra originada do resíduo do refino da mistura de óleo vegetal de soja e algodão pode ser um substrato adequado para produção de surfactina pelo Bacillus subtilis.
Abstract: Biosurfactants are active compounds, produced by microorganisms, with the ability to reduce surface tension. These compounds have the following advantages over petroleum-based surfactants: low toxicity, high biodegradability, and production from renewable sources, but they generally have a higher production cost. This cost is directly related to the cost of the substrate. On the other hand, in the industrialization of vegetable oils an oily sludge is produced. This byproduct has a low market price and is a potential substrate for fermentative bacteria. In this context, the objective of this study was to evaluate the reuse potential of this oily sludge as a substrate to produce biosurfactant surfactin. The methodology consisted of characterizing the sludge through physicochemical and chromatographic analyses, followed by inoculation and fermentation of Bacillus subtilis microorganisms in a culture medium containing different concentrations of sludge and glucose in the substrate, keeping the other variables constant, to evaluate the composition of the substrate that would result in the highest final concentration of the product. A star experimental design involving 11 fermentation trials was elaborated Then, the product was purified by centrifugation and rotary evaporation. After these steps, qualitative analyzes of the generated biosurfactant, surfactin, were carried out using droplet collapsed test, emulsification index, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and quantitative analysis using high performance liquid chromatography (HPLC). The sample with the highest concentration of surfactin was the one that contained a highest percentage of sludge than glucose: 6% and 3% of glucose, resulting in 129 mg/L of surfactin. Based on this experiment, it was a scaling simulation was carried out for industrial plant to carry out the economic viability analysis. The showed that the production can be economically viable, as it presented a profitability index of $1.42 for every $1.00 invested, with a rate of return of 49.77%. These results demonstrated that the sludge originating from the refining residue of the vegetable oil mixture of soybean and cotton can be a suitable substrate to produce surfactin by Bacillus subtilis.
URI: http://repositoriosenaiba.fieb.org.br/handle/fieb/1809
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