O RENDIMENTO TEÓRICO

RENDIMENTO TEÓRICO

Segundo Hofvendahl e Hahn-Hägerdal (1997), foi-se possível a produção de ácido lático a partir da hidrólise de farinha de trigo com a utilização de dois microrganismos, Lactobacillus  delbrueckii ssp. Delbrueckii e Lactococcus lactis ssp. Lactis. Primeiramente, os inóculos foram colocados em meio sintético para crescimento celular, o meio utilizado para a ativação e crescimento celular da cultura Lactobacillus fora o ágar MSR, enquanto que, para a cultura de Lactococcus, fora utilizado o ágar M17, incubados a 37 °C e 30 °C, respectivamente.

Após o período de crescimento, as células dos microrganismos foram centrifugadas para sua posterior utilização como inóculo do meio fermentativo. O experimento de fermentação foi conduzido em vasos com um 1 L de volume, contendo 500 ml de farinha de trigo hidrolisada. Os frascos foram selados com rolhas de borracha para impedir a entrada de oxigênio, sobrando apenas um espaço na rolha para a introdução de um eletrodo para medição do pH, que foi estabilizado no começo da fermentação em 6.0 com o auxílio de uma solução de NaOH 20%.

A duração do ensaio fermentativo foi de 168h e ocorreu em duas condições principais, com adição de 5  de extrato de levedura ou sem essa suplementação. Conforme a figura “ x “, após o término do tempo de fermentação, observamos uma concentração de lactato de aproximadamente 100  com extrato de levedura e 95  sem a suplementação, utilizando como inóculo Lactococcus lactis ssp. Lactis. Observando a produção de lactato com Lactobacillus  delbrueckii ssp. Delbrueckii, vemos que o mesmo atingiu uma concentração de 105  sem a suplementação e de 100  com a suplementação.[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4][pic 5]

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Tomando como base o trabalho de ZHANG e JIN (2009), vemos que é possível a produção de ácido lático a partir de melaço de cana e amido de batata residual, utilizando como inóculo a bactéria Rhizopus arrhizus DAR 36017.

O meio de cultura proposto para o crescimento celular do inóculo foi composto por (g/L): amido solúvel, 10.0; peptona, 5.0; extrato de levedura, 5.0; , 0.2; MgSO4·7H2O, 0.2. O pH do meio foi estabilizado em 5.0 anteriormente a sua esterilização. [pic 7]

Os meios fermentativos foram compostos por amido de batata residual ou melaço de cana, 3.0 g/L, (NH4) 2SO4, 0.25 g/L KH2PO4, 0.15 g/L MgSO4·7H2O e 0.04 g/L ZnSO4·7H2O. Após o preparo do meio, considerando já hidrolisado o amido de batata residual, a concentração de açúcar total foi de 120 g/L para ambos os meios.

A etapa de cultivo da pré-cultura foi feita em erlenmeyers de 250 mL contendo 100 mL do meio de crescimento celular. O volume de inóculo inicial foi de  esporos/mL. O mesmo foi incubado em shaker a 30 °C, pelo período de 18 h a 150 rpm, com pH 5.0. A segunda etapa de cultivo do inóculo, consistiu na utilização de 5 mL retirados do primeiro cultivo como inóculo, por um período de 12 h, nas mesmas condições iniciais.[pic 8]

Para a etapa de produção do ácido lático, foi-se utilizado um biorreator de 11.5 L, com agitação por meio de colunas de bolhas. A inoculação ocorreu transferindo 375 mL das pré-culturas para 7.5 L de meio de produção.

As condições fermentativas foram mantidas a 30 °C e aeração de 0.4 vvm, o pH foi controlado em 6.0 com o auxílio de uma solução de NaOH 10 M. Houve também adição de anti-espumante (0.1% v/v) durante o processo. Conforme a figura “ x “, o cultivo foi interrompido após o período de 72 h ou 84 h e o rendimento máximo foi de 105 g/L com a utilização do amido de batata residual como principal fonte de carbono e de 40 g/L com o melaço de cana.

[pic 9]

Conforme o trabalho de SENEDESE, et al., 2015, comparou-se os rendimentos de produção, utilizando melaço de cana, de acordo com o seu modo de operação, sendo ele batelada ou batelada alimentada.

O microrganismo utilizado no trabalho foi a bactéria produtora de ácido lático, pelo processo homofermentativo, L. rhamnosus. A cultura foi ativada em 5 mL de ágar MRS, incubada por 37 °C, pelo período de 48 h. O escalonamento do inóculo foi feito transferindo uma alíquota do primeiro ensaio de ativação para um volume de 10 mL de ágar MSR, aguardando o mesmo período de 48 h. O processo foi repetido até que o volume de ágar MSR chegasse a 500 mL.

O meio fermentativo a ser empregado constituiu-se de melaço de cana e extrato de levedura diluídos em água destilada, as concentrações foram padronizadas em 27.6 g/L de sacarose, presente no melaço de cana, e 3.0 g/L de extrato de levedura.

O volume do meio fermentativo empregado foi de 3071 mL, totalizando 3751 mL após a adição do inóculo, seguindo a concentração de 14% (v/v), em um biorreator de 7 L.

Após a esterilização do biorreator, o meio de cultivo juntamente com o inóculo foi adicionado ao mesmo, a temperatura de operação ficou em torno de 43,4 °C e a agitação em 200 rpm, o pH durante os processos de batelada foi ajustado conforme necessário para 5.0, utilizando NaOH.

[pic 10]

 

Yun et al. (2004) mostrou possível a produção de ácido lático a partir de farelo de trigo e arroz, previamente hidrolisados. O autor estudou o efeito da hidrólise na otimização da produção do ácido lático e também o efeito da adição de outras fontes de carbono no meio fermentativo e sua influência na produção.

O microrganismo utilizado foi a bactéria homofermentadora de ácido lático Lactobacillus sp. RKY2, que produziu o lactato com uma pureza de até 70%. O meio de ativação utilizado foi composto por (g/L): glicose, 30; extrato de levedura, 10; (NH4)2HPO4, 2; MnSO4, 0.1. O inóculo foi mantido a 36 °C sob agitação pelo período de 12h.

O modo de operação da fermentação foi de batelada, sem alimentação, em um biorreator de volume 2.5 L, contendo 1 L de meio fermentativo. O experimento foi conduzido mantendo as condições de operação em 36 °C e 200 rpm. O pH foi ajustado em 6 conforme o necessário com o auxílio de NaOH 10 M. A tempo fermentativo utilizando o farelo de trigo como principal substrato foi de 18 h, enquanto que o período fermentativo tendo como substrato o farelo de arroz foi de 27 h.