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Título: Bioprospecção do fungo Lasiodiplodia theobromae MMPI para produção integrada de biomassa micelial e β-glucana
Título(s) alternativo(s): Bioprospection of the fungus Lasiodiplodia theobromae MMPI for integrated production of mycelial biomass and β-glucan
Autor(es): Marchioro, Marcelo Luis Kuhn
Orientador(es): Cunha, Mário Antônio Alves da
Palavras-chave: Fungos
Proteínas
Glucanas
Biomassa
Fungi
Proteins
Glucans
Biomass
Data do documento: 25-Fev-2022
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Pato Branco
Citação: MARCHIORO, Marcelo Luis Kuhn. Bioprospecção do fungo Lasiodiplodia theobromae MMPI para produção integrada de biomassa micelial e β-glucana. 2022. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Processos Químicos e Bioquímicos) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2022.
Resumo: A produção de biomassa micelial e Dglucana extracelular (lasiodiplona) pelo fungo Lasiodiplodia theobromae MMPI foi estudada como uma plataforma biotecnológica integrada. Meios de cultura a base de sacarose comercial e melaço de soja foram avaliados para o cultivo do fungo. Planejamento experimental e metodologia de superfície de resposta foram empregados para definir as condições que maximizam a produção micelial e analisar a coprodução da lasiodiplodana, uma (1→6) Dglucana com propriedades biológicas de relevância biomédica. Delineamento composto central rotacional 23 (DCCR 23) foi usado para avaliar a influência da concentração de substrato (açúcares totais), concentração de extrato de farelo de arroz (fonte de nitrogênio) e velocidade de agitação sobre o crescimento micelial e produção de lasiodiplodana. As biomassas produzidas foram caracterizadas quanto a composição proximal, perfil de aminoácidos e lipídico, potencial antioxidante, conteúdo de fenólicos totais e compostos bioativos, perfil termogravimétrico e características morfológicas. A composição do meio de cultivo foi determinante na definição das quantidades de biomassa micelial e lasiodiplodana produzidas, bem como sobre a qualidade e composição nutricional das biomassas. As condições que promoveram maior crescimento micelial foram 64,43 g L1 de açúcares totais, 8,81% de extrato de farelo de arroz e 152,83 rpm de agitação em meio base de melaço de soja. Tal condição de cultivo promove uma produção de 12,44 g L1 de lasiodiplodana. Meio a base de sacarose contribuiu para maior produção de lasiodiplodana. As biomassas produzidas em ambos os meios apresentaram apreciáveis conteúdos de proteínas (16,27 g 100 g1 e 19,88 g 100 g1). A biomassa oriunda do meio formulado com melaço de soja apresentou todos os aminoácidos essenciais e em concentrações superiores a biomassa produzida em meio com sacarose. O melaço de soja também promoveu a produção de biomassa rica em lipídios (43,76 g 100 g1) em especial os ácidos graxos insaturados (32,67 g 100 g1) com destaque para o conteúdo de poliinsaturados (27,42 g 100 g1) como os ácidos gamalinoleico (24,38 g 100 g1) e alfalinolênico (2,99 g 100 g1). Os extratos obtidos das biomassas embora continham baixos conteúdos de fenólicos totais apresentam considerável potencial antioxidante contra os radicais ABTS, DPPH, hidroxila e poder redutor dos íons férrico e molibdênio VI. Ácido gálico e catequina foram os compostos majoritários entre os biocompostos identificados nos extratos. Ácido cinâmico foi identificado em ambos os extratos e ácido pcumário no extrato de biomassa de melaço. As análises termogravimétricas mostraram que ambas as biomassas apresentam estabilidade térmica considerando condições industriais comumente usadas em indústrias de alimentos e de rações. Os resultados obtidos indicam a potencialidade técnica de uma produção integrada de biomassa micelial e lasiodiplodana a partir de ambos os meios de cultivo, os quais são de baixo custo. As biomassas miceliais produzidas em meio a base de sacarose e melaço de soja apresentam potencial como ingrediente especialmente para ração animal, em função de sua composição em proteínas, lipídios, fibra alimentar e conteúdo mineral. Outro aspecto importante a ser destacado é que o elevado conteúdo de lipídios encontrado na biomassa produzida em melaço de soja indica pela primeira vez o fungo L. theobromae MMPI como um microrganismo oleaginoso, com perspectivas para exploração de biocombustíveis e ácidos graxos.
Abstract: The production of mycelial biomass and exocellular βDglucan (lasiodiplon) by the fungus Lasiodiplodia theobromae MMPI was studied as an integrated biotechnological platform. Sucrosebased culture media and soybean molasses were evaluated for the fungus cultivation. Experimental design and response surface methodology were employed to define conditions that maximize mycelial production and to analyze the coproduction of lasiodiplodan, a (1→6) Dglucan with biological properties of biomedical relevance. Central composite rotational design 23 (DCCR 23) was used to evaluate the influence of substrate concentration (total sugars), rice bran extract concentration (nitrogen source) and agitation speed on mycelial growth and lasiodiplodan production. The biomasses produced were characterized in terms of proximal composition, amino acid and lipid profile, antioxidant potential, content of total phenolics and bioactive compounds, thermogravimetric profile and morphological characteristics. The composition of the culture medium was decisive in defining the quantities of mycelial biomass and lasiodiplodan produced, as well as the quality and nutritional composition of the biomasses. The conditions that promoted the greatest mycelial growth were 64.43 gL1 of total sugars, 8.81 of rice bran extract and 152.8 rpm of agitation in a medium based on soybean molasses. Such culture condition promotes a production of 12.44 gL1 of lasiodiplodan. Sucrosebased medium contributed to higher production of lasiodiplodan. The biomasses produced in both media showed appreciable protein content (16.27 g100g1 and 19.88 g100g1). The biomass from the medium formulated with soy molasses presented all essential amino acids and in concentrations higher than the biomass produced in medium with sucrose. Soybean molasses also promoted the production of lipidrich biomass (43.76 g 100 g1), especially unsaturated fatty acids (32.67 g 100 g1), with emphasis on the polyunsaturated content (27, 42 g 100g1) such as gammalinoleic acid (24.38 g 100g1) and alphalinolenic acid (2.99 g 100g1). The extracts obtained from both biomasses, although containing low contents of total phenolics, present considerable antioxidant potential against ABTS, DPPH, hydroxyl radicals and reducing power of ferric and molybdenum VI ions. Gallic acid and catechin were the major compounds among the biocompounds identified in the biomass extracts. Cinnamic acid was identified in both extracts and pcoumaric acid in the molasses biomass extract. Thermogravimetric analyzes showed that both biomasses present thermal stability considering industrial conditions commonly used in the food and feed industries. The results obtained indicate the technical potential of an integrated production of mycelial biomass and lasiodiplodan from both culture media, which are low cost. The mycelial biomasses produced in sucrose and soy molasses medium have potential as an ingredient especially for animal feed due to their composition in proteins, lipids, dietary fiber and mineral content. Another important aspect to be highlighted is that the high lipid content found in the biomass produced in soybean molasses indicates for the first time the fungus L. theobromae MMPI as an oleaginous microorganism, with prospects for exploration of biofuels and fatty acids.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29141
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