Abstract:
O glicerol gerado na síntese de biodiesel pode ser usado na produção de biomassa, para
suplementação na alimentação, agregando valor a este subproduto. Este trabalho teve como objetivos: selecionar uma cepa de levedura promissora para produção de biomassa como fonte de proteínas, comparando a utilização de glicerol comercial puro e glicerol
bruto proveniente da síntese de biodiesel, como principal fonte de carbono; selecionar o
meio de cultivo, através do teste de Tukey; avaliar a composição do meio de cultivo de
forma a maximizar a concentração de biomassa e conteúdo proteico através da técnica de
planejamento experimental. Foram utilizadas as leveduras Yarrowia lipolytica NRRL YB-
423, Candida lipolytica NRRL Y-1095, Candida utilis NRRL Y-900 e Candida rugosa NRRL Y-95, certificadas como GRAS (Generally Recognized As Safe). Os cultivos foram realizados em frascos agitados, conduzidos em incubadora rotatória a 30°C e 180 rpm. As leveduras Yarrowia lipolytica YB-423 e Candida lipolytica Y-1095 apresentaram maior produção de proteína total em meio contendo glicerol puro, cerca de 1,9 e 1,7 g/L, respectivamente. Quando utilizado meio contendo glicerol bruto, proveniente da produção de biodiesel, não houve diferença estatisticamente significativa quanto à produção de proteína total entre as leveduras, mas quanto ao conteúdo proteico a levedura Candida utilis Y-900 apresentou diferença em relação às demais cepas. Quando avaliada a biomassa máxima, a levedura Yarrowia lipolytica YB-423 apresentou melhor resultado(14,7 g/L). Desta forma, a levedura Yarrowia lipolytica YB-423 foi selecionada para produção de biomassa como fonte de proteínas. Com esta levedura, foram estudados
quatro meios de cultivo com composição distinta, sendo selecionado aquele com 50 g/L
de glicerol, 5,5 g/L de hidrogenofosfato de amônio, 5,5 g/L de dihidrogenofosfato de
potássio, 1 g/L de sulfato de amônio, 0,25 g/L de sulfato de magnésio, 0,021 g/L de
cloreto de cálcio dihidratado, 1 g/L de extrato de levedura, 1 g/L de peptona, ajustado a pH 5,5, obtendo-se 18,2 % de conteúdo proteico, 17,8 g/L de biomassa máxima e 3,1 g/L de produção de proteína total. Um planejamento experimental fracionário 2v 5-1 foi utilizado para determinar as variáveis que mais influenciaram na produção de biomassa e no
conteúdo proteico. Os parâmetros estudados foram pH inicial do meio de cultivo e as
concentrações de glicerol, hidrogenofosfato de amônio, peptona e extrato de levedura.
Posteriormente, as variáveis que mais influenciaram foram avaliadas em um planejamento experimental completo 23, fixando-se as concentrações de hidrogenofosfato de amônio (5,5 g/L) e peptona (1,5 g/L). Através da técnica de superfície de resposta, a condição
para maximização do conteúdo proteico validada pelo modelo empírico foi de 33,9 g/L de glicerol, pH inicial de 4,8 e 0,6 g/L de extrato de levedura, obtendo-se um conteúdo
proteico de 20,1± 0,6%, com uma biomassa máxima de 19,5 ± 1,0 g/L.
The glycerol generated in the biodiesel synthesis can be used in the production of
biomass, for diet supplementation, adds value to this by-product. This work aims to: select
a promising strain of yeast for production of biomass as a source of protein, comparing the
use of pure commercial glycerol and crude glycerol from biodiesel synthesis as the main
carbon source; select the culture media through the Tukey test; evaluate the composition of the culture medium in order to maximize the concentration of biomass and protein content by the experimental design technique. The yeast Yarrowia lipolytica YB-423, Candida lipolytica NRRL Y-1095, Candida utilis Y-900 and Candida rugosa Y-95, certified as GRAS (Generally Recognized As Safe) were used. The cultures were performed in shaken flasks, conducted in rotary incubator at 30°C and 180 rpm. Yarrowia lipolytica YB- 423 and Candida lipolytica Y-1095 showed higher production of total protein in the medium containing pure glycerol, about 1.9 and 1.7 g/L, respectively. In medium containing crude
glycerol derived from the production of biodiesel, the yeasts showed no statistically
significant difference in the production of total protein, but the protein content of the yeast Candida utilis Y-900 showed a difference in relation to the other strains. When assessing the maximum biomass, the yeast Yarrowia lipolytica YB-423 showed the best result (14.7 g/L). Therefore, the yeast Yarrowia lipolytica YB-423 was selected for production of biomass as a source of protein. With this yeast, we studied four culture media with different compositions, thereby selecting that with 50 g/L of glycerol, 5.5 g/L of ammonium hydrogen phosphate, 5.5 g/L of potassium dihydrogen phosphate, 1 g/L of ammonium sulphate, 0.25 g/L magnesium sulphate, 0.021 g/L dihydrated calcium chloride, 1 g/L yeast extract, 1 g/L peptone, pH adjusted to 5.5, resulting in 18.2% of protein content, 17.8 g/L of maximum biomass and 3.1 g/L of total protein production. A 2v
5-1 fractional experimental design was used to determine the variables that most influenced the production of biomass and protein content. The parameters studied were initial pH of the culture medium, glycerol concentrations, ammonium hydrogen phosphate, peptone and yeast extract. Subsequently, the variables that most influenced were evaluated in a full experimental design 23, setting up the concentrations of ammonium hydrogen phosphate (5.5 g/L) and peptone (1,5 g/L). Through the technique of surface response, the condition for maximizing the protein content validated by empirical model was 33.9 g/L glycerol, initial pH of 4.8 and 0.6 g/L yeast extract, resulting in a protein content of 20.1 ± 0.6%, with a maximum biomass of 19.5 ± 1.0 g/L.
