A UTILIZAÇÃO DA BIOMASSA PROTEICA RESÍDUO DA FERMENTAÇÃO DE Aspergillus niger COMO ADITIVO ALIMENTAR PARA NUTRIÇÃO ANIMAL

UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ

ESCOLA DO MAR, CIÊNCIA E TECNOLOGIA

ENGENHARIA QUÍMICA

PROJETO

UTILIZAÇÃO DA BIOMASSA PROTEICA RESÍDUO DA FERMENTAÇÃO DE Aspergillus niger COMO ADITIVO ALIMENTAR PARA NUTRIÇÃO ANIMAL

Itajaí

2021

1. INTRODUÇÃO

Aspergillus niger é um fungo filamentoso aeróbio das espécies mais comuns do gênero Aspergillus, apresenta cabeças conidiais escuras com conidióforo hialinas acinzentadas e cabeças globosas, possuem ainda fiálides. Encontrando-os nos mais diversos tipos de ambiente e espécies vegetais como arroz, trigo, milho, algodão, soja e café (COSTA, 2011).

Seu crescimento ocorre rapidamente, e em uma variedade de substratos, produzindo colônias que consistem em um compacto basal branco ou amarelo, coberto por uma densa camada de marrom-escuro ao preto, cabeças de conídios (CARVALHO, 2011). Sua temperatura ótima de crescimento é 35 – 37°C, porém pode-se multiplicar em faixas de temperatura que vão dos 6°C até 47°C, seu pH ideal é 6, mas também pode ser encontrado entre valores de 1,5 e 9,8.

Através de processos fermentativos o Aspergillus niger tem a capacidade de produzir compostos como ácido cítrico, ácido málico, enzimas e vitamina C. É um fungo bastante utilizado na indústria farmacêutica e com muita importância a nível biotecnológico, também há aplicações novas na indústria alimentícia para incorporação da biomassa de Aspergillus em ração animal demonstrando grande valia na nutrição de culturas de animais.

Este trabalho tem por objetivo a produção de biomassa de Aspergillus niger, aliada à produção de ácido cítrico, através do processo fermentativo de Koji, utilizando o bagaço de mandioca- devido a capacidade do fungo de não apenas resistir a toxidade do cianeto, mas também o remover em até 98,43 %, assim como a DQO (demanda química de oxigênio), após 4 ciclos de 48 horas (SOUZA FILHO, 2016). Desse modo, possui-se como proposta a produção de biomassa para incorporação à ração animal, neutralizar e utilizar um resíduo com alto teor de cianeto e a aproveitar a produção de ácido cítrico para dar maior sustentabilidade econômica ao processo e suprir uma grande demanda de mercado.

2. JUSTIFICATIVA E VIABILIDADE TÉCNICA

O Aspergillus niger foi o microrganismo selecionado para produção de ácido cítrico neste projeto, pois poucas espécies de microrganismos demonstraram ser capazes de secretar ou excretar quantidades consideráveis de ácido cítrico, o que é previsto, pois este é um composto intermediário do metabolismo normal, e a sua excreção seria condicionada à situação peculiar de desequilíbrio metabólico (KUBICEK et al., 1986). Além disso, há um significativo aumento proteico, que possibilita destinar o resíduo sólido da produção de ácido cítrico, após a extração do ácido, à produção de rações. Dessa maneira, a biomassa de Aspergillus niger pode ser incorporada a ração animal como suplemento alimentar e/ou probiótico, o que implica em ganhos no crescimento e qualidade da carne dos animais (AHMED et al., 2011; SOUSA et al., 2019)

O substrato selecionado para produção do ácido cítrico e biomassa do fungo foi o bagaço de mandioca, pois esse substrato é ambientalmente e financeiramente sustentável, devido à reciclagem dos resíduos e grande disponibilidade, sendo geradas 2,09 milhões toneladas no Brasil e 28,6 milhões no mundo de toneladas de resíduo de mandioca (FAO 2011, IBGE 2011). Porém, o alto teor de cianeto torna difícil o emprego e/ou reaproveitamento desse subproduto. Assim, o microrganismo Aspergillus niger se apresenta como uma excelente solução ambiental e de potencial financeiro para o reaproveitamento do bagaço de mandioca devido aos excelentes resultados de experimentos voltados para a produtividade de ácido cítrico a partir do bagaço de mandioca como substrato (PRADO; et al., 2005) e a produção de ácido cítrico a partir de manipueira com remoção de cianeto (SOUZA FILHO, 2016).

Dessa forma, é possível atuar como um dos pioneiros na incorporação de biomassa do Aspergillus niger em rações, aplicação relativamente nova desse fungo. Além disso, a produção simultânea de ácido cítrico agrega viabilidade ao processo, pois há um vasto mercado dependente desse produto. Com isso, é possível ingressar em um novo ramo de aplicação desse microrganismo com valor ambiental, enquanto a produtividade possui suporte em outro produto tradicional e consolidado, o qual possui grande valor para a indústria alimentícia.

3. METODOLOGIA

3.1. Fermentação do bagaço de mandioca pelo processo de Koji

Para o ganho de biomassa e produção do ácido cítrico utilizando como substrato o bagaço de mandioca, foi selecionado a fermentação em estado sólido (processo Koji). No preparo desse substrato para o meio de cultura, o bagaço de mandioca é moído e peneirado para se obter partículas de tamanho entre 0,8 e 2,0 mm. Posteriormente, para tornar a estrutura do amido mais acessível ao fungo, as partículas de bagaço de mandioca são gelatinizadas por tratamento térmico. Essa gelatinização é feita ao adicionar-se 110 ml de água destilada a cada 100 g de particulado de bagaço de mandioca antes de aquecer o substrato a 121 °C por 20 min para a esterilização. O substrato será gelatinizado em 80 % para maior produtividade de ácido cítrico, 26.3 g de ácido cítrico a cada 100 g de substrato desidratado (PRADO; et al., 2005).

Para suplementar o substrato, nitrato de amônio (na quantidade de 0,2% do meio de cultura), sulfato de magnésio (na quantidade de 0,023% do meio de cultura), dihidrigenofosfato de potássio (na quantidade de 0,1% do meio de cultura) e óleo de coco (na quantidade de 3% do meio de cultura) são esterilizados a 121 °C por 15 minutos. Após a esterilização e o resfriamento, adiciona-se metanol (4% em volume de etanol/ volume do meio de cultura) em condições assépticas. A mistura desses compostos é adicionada ao substrato assepticamente, formando o meio de cultura. Posteriormente, se necessário, o pH é corrigido com ácido sulfúrico ou hidróxido de sódio para que o pH se encontre em torno de 5,5.

Os esporos do microrganismo são inoculados no meio de cultura, na proporção de 107 esporos