Síntese verde de quitosana por Cunninghamella elegans UCP 1306 usando substratos sustentáveis mediados por mudanças morfológicas
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v11i7.29387Palavras-chave:
Resíduos agroindustriais; Biopolímeros; Quitosana fúngica; Cunninghamella elegans.Resumo
Atualmente, a produção comercial de quitosana se dá pelo processo de desacetilação termoquímica a partir de carapaças de crustáceos, cujo processo requer o uso de substâncias químicas, como soluções alcalinas fortes, que constituem importantes fontes de poluição para o meio ambiente. O presente estudo apresenta um método para a produção de quitosana pela espécie Cunninghamella elegans (UCP 1306) usando uma conversão metabólica verde com resíduos agroindustrais, baseado em um Planejamento Fatorial 2² e descrevemos as principais alterações morfológicas observadas na espécie. O maior rendimento de biomassa (6,375 g / L) e quitosana (101,7 mg/g) foi observado no ensaio 2 (licor de maceração de milho-CSL 4% e água residual de mandioca- CWW 4%), onde a espécie apresentou predominância de hifas frouxas e ramificadas com presença de septações, pellets de 0,4 a 0,5 mm e clumps de até 0,1 mm. A análise estatística mostrou que a maior concentração de CSL contribuiu significativamente para o crescimento da espécie. As bandas determinadas na espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier confirmaram o grau de desacetilação de 84,61% da quitosana obtida. Esta pesquisa mostrou que a associação de CSL e CWW foi bastante promissora, podendo ser utilizadas como fontes sustentáveis de carbono e nitrogênio na produção de quitosana fúngica com alto grau de desacetilação e pode ser aplicada ao processo industrial.
Referências
Abdel-Gawad, K. M., Hiney, A. F., Fawzy, M. A., & Gomaa M. (2017). Technology optimization of chitosan production from Aspergillus niger biomass and its functional activities. Food Hydrocoll, 63: 593-601.
Akila, R. M. (2014). Fermentative production of fungal Chitosan, a versatile biopolymer (perspectives and its applications). Adv Appl Sci Res, 5: 157–170.
Amorim, R. V. S., Souza, W., Fukushima, K. & Campos-Takaki, G. M. (2001). Faster chitosan production by mucoralean strains in submerged culture. Braz J Microbiol, 32: 20–3.
Amorim, R. V. S., Melo, E. S., Carneiro-da-Cunha, M. G., Ledingham, W. M., & Campos-Takaki, G. M. (2003). Chitosan from Syncephalastrum racemosum used as a film support for lipase immobilization. Bioresour technol, 89: 35–9.
Batista, A. C. L, Melo, T. B. L., Paiva, W. S., Souza, F. S., & Campos-Takaki, G. M. (2020). Economic microbiological conversion of agroindustrial wastes to fungi chitosan. An Acad Bras Cienc, 92: e20180885.
Baxter, A., Dillon, M., Taylor, K. A., & Roberts, G. A. (1992). Improved method for ir determination of the degree of N-acetylation of chitosan. Int J Biol Macromol, 14: 166–9.
Berger, L., Stamford, T., Stamford-Arnaud, T., de Oliveira Franco, L., do Nascimento, A., Cavalcante, H., et al. (2014a). Effect of corn steep liquor (CSL) and cassava wastewater (CW) on chitin and chitosan production by Cunninghamella elegans and their physicochemical characteristics and cytotoxicity. Molecules, 19: 2771–2792.
Berger, L., Stamford, T., Stamford-Arnaud, T., de Alcântara, S., da Silva A., da Silva, A., et al. (2014b). Green conversion of agroindustrial wastes into chitin and chitosan by Rhizopus arrhizus and Cunninghamella elegans strains. Int J Mol Sci, 15: 9082–9102.
Berger, L. R. R., Montenegro Stamford, T. C., de Oliveira, K. Á. R., de Miranda A. P. P., de Lima, M. A. B., Estevez Pintado, M. M., et al. (2008). Chitosan produced from Mucorales fungi using agroindustrial by-products and its efficacy to inhibit Colletotrichum species. Int J Biol Macromol, 108: 635–641.
Berger, L. R. R., de Araújo, M. B., da Costa, D. P., de Lima, M. A. B., de Almeida, J. W. L., de Medeiros, E. V. (2020). Agroindustrial waste as ecofriendly and low-cost alternative to production of chitosan from Mucorales fungi and antagonist effect against Fusarium solani (Mart.) Sacco and Scytalidium lignicola Pesante. Int J Biol Macromol, 161: 101–108.
Campana-Filho, S. P., de Britto, D., Curti, E., Abreu, F. R., Cardoso, M. B., Battisti, M. V., et al. (2007). Extração, estruturas e propriedades de alpha- e beta-quitina. Química Nova, 30: 644.
De Souza, A. F., Galindo, H. M., de Lima, M. A. B., Ribeaux, D. R., Rodríguez, D. M., da Silva Andrade, R. F., et al. (2020). Biotechnological Strategies for Chitosan Production by Mucoralean Strains and Dimorphism Using Renewable Substrates. Int J Mol Sci, 21: 4286.
Ghormade, V., Pathan, E. K., & Deshpande, M. V. (2017). Can fungi compete with marine sources for chitosan production? Int J Biol Macromol, 104: 1415–1421.
Hamed, I., Özogul, F., & Regenstein, J. M. (2016). Industrial applications of crustacean by-products (chitin, chitosan, and chitooligosaccharides): A review. Trends Food Sci Technol, 48: 40–50.
Hu, K-J., Yeung, K-W., Ho, K-P., & Hu, J-L. (1999). Rapid extraction of high-quality chitosan from mycelia of Absidia glauca. J Food Biochem 23: 187–196.
Karimi, K., & Zamani, A. (2013). Mucor indicus: biology and industrial application perspectives: a review. Biotechnol adv, 31: 466–481.
Liao, W., Liu, Y., Frear, C., & Chen, S. (2007). A new approach of pellet formation of a filamentous fungus – Rhizopus oryzae. Bioresour Technol, 98: 3415–3423.
Sebastian, J., Rouissi, T., & Brar, S. K. (2020). Chapter 14 - Fungal chitosan: prospects and challenges. In: Gopi, S., Thomas, S., Pius, A. (Eds.). Handbook of Chitin and Chitosan. [s.l.] Elsevier, p. 419–452.
Souza, C. P., Almeida, B. C., Colwell, R. R., Rivera, I. N. (2011). The importance of chitin in the marine environment. Marine biotechnol, 13: 823.
Stamford, T. C. M., Stamford, T. L. M., Stamford, N. P., Barros Neto, B. DE., Campos-Takaki, G. M. (2007). Growth of Cunninghamella elegans UCP 542 and production of chitin and chitosan using yam bean medium. Electron J Biotechnol, 10: 61–68.
Tan, S. (1996). The chitosan yield of zygomycetes at their optimum harvesting time. Carbohydr Polym, 30: 239–242.
Veiter, L., Rajamanickam, V., & Herwig, C. (2018). The filamentous fungal pellet—relationship between morphology and productivity. Appl Microbiol Biotechnol, 102: 2997–3006.
Zvezdova, D. (2010). Synthesis and characterization of chitosan from marine sources in Black Sea. Научни Трудове На Русенския Университет 49: 65–69.
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2022 Ákylla Fernanda Souza Silva; Adriana Ferreira de Souza; Irapuan Oliveira Pinheiro; Galba Maria de Campos-Takaki
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
1) Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.
2) Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
3) Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado.
