UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PERNAMBUCO PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS GRADUAÇÃO MESTRADO EM DESENVOLVIMENTO DE PROCESSOS AMBIENTAIS Alexandre D’Lamare Maia de Medeiros PRODUÇÃO DE ÁCIDO CÍTRICO POR AMOSTRAS DE ASPERGILLUS spp. ISOLADAS DA CAATINGA DE PERNAMBUCO UTILIZANDO MEIOS FORMULADOS COM RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS REGIONAIS Recife 2020 Alexandre D’Lamare Maia de Medeiros PRODUÇÃO DE ÁCIDO CÍTRICO POR AMOSTRAS DE ASPERGILLUS spp. ISOLADAS DA CAATINGA DE PERNAMBUCO UTILIZANDO MEIOS FORMULADOS COM RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS REGIONAIS Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento em Processos Ambientais Universidade Católica de Pernambuco como pré-requisito para obtenção do título de Mestre em Desenvolvimento de Processos Ambientais. Área de Concentração: Desenvolvimento em Processos Ambientais Linha de Pesquisa: Biotecnologia e Meio Ambiente. Orientador: Prof Dr Carlos Alberto Alves da Silva Co-orientador: Prof Dr Raphael Fonseca do Nascimento Recife 2020 D’Lamare, Alexandre M. M. Produção de ácido cítrico por amostras de Aspergillus spp. isoladas da Caatinga de Pernambuco utilizando meios formulados com resíduos agroindustriais regionais, 2020, 84. Dissertação (Mestrado) - Universidade Católica de Pernambuco. Pró-reitoria Acadêmica. Curso de Mestrado em Desenvolvimento de Processos Ambientais, 2020. 1. Ácido Cítrico. 2. Fungos Filamentosos. 3. Resíduos Agroindustriais. Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento de Processos Ambientais. Centro de Ciências e Tecnologia. i PRODUÇÃO DE ÁCIDO CÍTRICO POR AMOSTRAS DE ASPERGILLUS spp. ISOLADAS DA CAATINGA DE PERNAMBUCO UTILIZANDO MEIOS FORMULADOS COM RESÍDUOS AGROINDUSTRIAIS REGIONAIS ALEXANDRE D’LAMARE MAIA DE MEDEIROS Examinadores: Prof. Dr Carlos Alberto Alves da Silva Universidade Católica de Pernambuco – UNICAP Profa Dra Rosileide Fontenele da Silva Andrade Universidade Católica de Pernambuco – UNICAP Profa Dra Norma Buarque de Gusmão Universidade Federal de Pernambuco – UFPE ii AGRADECIMENTOS Dentre todos que merecem o meu mais sincero agradecimento, priorizo o ser que é a causa primeira de todas as coisas, que me deu o dom da vida, que possibilitou a realização deste trabalho e, que cuja sabedoria excede todo o entendimento: Deus. A minha família, pelo incentivo, e sem a qual eu nunca teria sequer começado um curso de pós-graduação. Aos colegas de turma e de laboratório que estavam constantemente dividindo os momentos de acertos e erros, e apoiando uns aos outros nos momentos difíceis durante toda a jornada. Aos professores da universidade, por compartilhar os seus amplos conhecimentos e disponibilizar-se de maneira irrestrita para a realização deste trabalho. iii SUMÁRIO AGRADECIMENTOS .......................................................................................................... ......iii SUMÁRIO ............................................................................................................................ ......iv LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................ .......v LISTA DE TABELAS ........................................................................................................... ......vi RESUMO ............................................................................................................................. .....vii ABSTRACT .......................................................................................................................... .....viii CAPÍTULO I .............................................................................................................................9 1. Introdução ........................................................................................................................ .....10 2. Objetivos .......................................................................................................................... .....12 3. Revisão da Literatura ...................................................................................................... .....13 3.1. Biotecnologia e a Produção de Compostos Bioativos ....................................................13 3.2. Produção de Ácidos Orgânicos ......................................................................................15 3.3. Ácido Cítrico ...................................................................................................................17 3.4. Micro-organismos Produtores de Ácido Cítrico ..............................................................22 3.5. Gênero Aspergillus .........................................................................................................23 3.6. Processos Fermentativos ...............................................................................................25 3.7. Resíduos Agroindustriais ................................................................................................27 3.8. Frutas Cítricas ................................................................................................................29 3.8.1. Abacaxi ........................................................................................................................30 3.8.2. Acerola .........................................................................................................................32 3.8.3. Laranja .........................................................................................................................33 3.8.4. Limão ...........................................................................................................................35 4. Referências Bibliográficas ............................................................................................... .....36 CAPÍTULO II – Artigo científico ........................................................................................... .....50 CAPÍTULO III – Artigo científico .......................................................................................... .....57 CAPÍTULO IV ...................................................................................................................... .....66 Conclusões Gerais .............................................................................................................. .....67 ANEXOS .............................................................................................................................. .....68 iv LISTA DE FIGURAS CAPÍTULO I Figura 1. Diagrama demonstrando a diversidade de áreas de estudo abrangidas pela Biotecnologia..........................................................................................................................14 Figura 2. Forma estrutural do ácido cítrico...............................................................................18 Figura 3. Ciclo de Krebs ou ciclo do Ácido cítrico.....................................................................18 Figura 4. Ácido cítrico anidro comercial...................................................................................20 Figura 5. Biorreator na linha de produção da fabricação industrial de ácido cítrico...................23 Figura 6. Microscopia de Aspergillus niger..............................................................................24 Figura 7. Meios de produção de AC em estado sólido............................................................25 Figura 8. Meios de produção de AC em estado líquido............................................................26 Figura 9. Resíduos Agroindustriais mal descartados...............................................................28 Figura10. Frutas cítricas produzidas no Nordeste brasileiro (abacaxi, acerola, kiwi, laranja, limão e morango)....................................................................................................................30 Figura 11. Plantação de Abacaxis do estado da Paraíba.........................................................31 Figura 12. Aceroleira apresentando acerolas maduras (Malpighia glabra) de coloração vermelho intenso.....................................................................................................................32 Figura 13. Laranjal situado na cidade de Bom Conselho em Pernambuco..............................34 Figura 14. Plantação de Limões em Monte Alegre Paraná......................................................35 CAPÍTULO II Figura 1. Estrutura química do ácido cítrico.............................................................................52 Figura 2. Microscopia Aspergillus niger...................................................................................52 Figura 3. Amostras de Aspergillus spp UCP 1099, 1356, 1357 e 1463...................................53 Figura 4. Placa com meio Foster-David...................................................................................54 Figura 5. Placa UCP 1357, pH 8,5 e mantida à temperatura de 37ºC.....................................54 CAPÍTULO III Figura 1. Produção de ácido cítrico com diferentes amostras de Aspergillus.........................61 Figura 2. Variação de pH das amostra UCP1357 durante 144 h de fermentação..................61 Figura 3. Consumo de açúcar das alíquotas dos ensaios da UCP1357 (Φ).............................61 Figura 4. Produção de AC da UCP1357 nos meios alternativos (Φ)........................................62 Figura 5. Diagrama de Pareto das interações entre os resíduos agroindustriais utilizados......62 Figura 6. Superfície de resposta 3d das interações entre os resíduos de