ESTUDO DA PRODUÇÃO DE ÁCIDO LÁTICO A PARTIR DE VINHAÇA DE SOJA

Aluna: Camila Carolina KerstenEGQ 300 – TCC IIOrientadora: Karine Queiroga Bucholdz

Delimitação do tema

Estudo da produção de ácido lático a partir de vinhaça de soja por meio de fermentação lática a fim de aproveitar resíduo industrial, por meio de fermentação lática.

Problema e justificativa

Hoje a vinhaça de soja é incinerada para geração de vapor.

A vinhaça é rica em açúcares que podem ser convertidos em ácido lático, matéria prima de polímeros biodegradáveis.

Interesse ambiental e econômico.

Objetivos

OBJETIVOS GERAIS Produzir ácido lático a partir de vinhaça de

soja, por meio de fermentação, aproveitando resíduo industrial.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Determinar a melhor concentração de sólidos

solúveis para a fermentação; determinar qual a cepa produz mais ácido

lático; avaliar a suplementação com extrato de

levedura.

Vinhaça de Soja

Subproduto

industrial;

Resíduo de difícil

processamento;

Atual solução é

queima;

Fonte: KARP et al. (2010)

Composição da Vinhaça de Soja

Componente Vinhaça (% em base seca)Estaquiose 11,09

Rafinose 22,07

Galactose 1,84

Total de carboidratos 35,0

Proteínas 13,3

Lipídeos 27,8

Cinzas 9,24

Fibras 14,6

Fonte: KARP et al.

(2010)

Fonte: LEBLANC et al. (2004) apud SANADA (2009)

Ácido Lático

Ácido orgânico fraco, branco, sólido a temperatura ambiente.

Acidulante na indústria alimentícia, na indústria de couros entre outros.

Matéria prima para produção de PLA – poli-ácido lático, polímero biodegradável com boas propriedades mecânicas e ótimas características bioabsorvível

Implante mandibular de copolímero randômico linear de 82% de ácido poli-L-lático (PLLA) e 18% de ácido poligligólico (PGA)17

Lactobacillus agilis

Heterofermentativa facultativa;

Produz exclusivamente o isômero L-ácido lático;

Produz enzima α-galactase.

Metodologia

Investigação experimental

ATIVAÇÃO DO INÓCULO

PREPARO DO SUBSTRATO

PREPARO DO SUBSTRATO

Brix conversão por tabela Stammer

Ajuste pH

Adição de melaço em amostras 15 ºBrix

Adição do extrato de levedura

PADRONIZAÇÃO DAS CEPAS

Pela escala 0,5 McFarland.

0,8 a 1,0 absorbância no 625 nm.

Comparação visual com padrão.

Foi molhada uma alça estéril no caldo e colocada em água peptonada estéril e deixada em estufa.

Equivalente a aproximadamente 1,5x 108 bactérias.

FERMENTAÇÃO

Realizada em shaker com estufa; Temperatura de 30ºC; Agitação de 170 rpm; Análises periódicas de pH e densidade

ótica; Adição de CaCO3; 48 horas de fermentação; 10% de inóculo.

Análises pH, Densidade Ótica, Acidez, Açúcares, FTIR

Análises durante o processo

pH Importância do estresse químico. Não deixar pH menos de 4,5. Adição de CaCO3 em pontos baixos.

Densidade Ótica Revela o crescimento microbiano; Deve ser feita na hora para ser

representativa; Medida em % de absorbância a 540 nm

em espectrofotômetro. Precisou diluição de 1:3, para ficar abaixo

de 1,0.

Análises após o processo

Acidez Feita por titulação com solução 0,05 M de

NaOH. Calculada por

Açúcares Método DNS: Quebra dos açúcares redutores com HCl em

banho maria.; Neutralização com NaOH; Adição do DNS e tartarato duplo de sódio e

potássio; Leitura na região do 540 nm; Resultado a partir de curva padrão de glicose.

M ácido∗V ácido = M base∗V base. 𝐾𝑎 = ሾ𝐻+ሿ�ൣÁ𝑐𝑖𝑑𝑜 𝐿á𝑡𝑖𝑐𝑜൧

Análises após o processo

FTIR - espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier O ácido lático foi precipitado em lactato

de cálcio com elevação do pH a 12 com CaOH e aquecimento em fogo brando;

Foi usado um espectrofotômetro da marca Perkin-Elmer e modelo Spectrum One B.

Foram realizadas 16 varreduras na região espectral de 4000 a 450 cm-1, com resolução de 4 cm-1 utilizando o modo transmissão com pastilhas de KBr.

Resultados

pHLb. agilis

pHLb. spp

Densidade óticaLb. agilis

Densidade ÓticaLb. spp

AcidezLb. agilis

Acidez Lb. spp

Consumo de açúcares Lb. agilis

Consumo de açúcares Lb. spp

FTIRLb. agilis

Deformação A autora (2015) Stein (2011) Silverstein (2007)

Axial O-H 3400 cm-1 3400 cm-1 (leve) 3550-3200 cm-1

Angular O-H 1420 cm-1 1430 cm-1 1420-1330 cm-1

Axial C-H 2900 cm-1 2950 cm-1 3000-2840 cm-1

Axial C=O 1700 cm-1 1700 cm-1 1720-1706 cm-1

Axial C-O 1070 cm-1 1075 cm-1 1260-1000 cm-1

FTIRLb. spp

Deformação A autora (2015) Stein (2011) Silverstein (2007)

Axial O-H 3400 cm-1 3400 cm-1 (leve) 3550-3200 cm-1

Angular O-H 1420 cm-1 1430 cm-1 1420-1330 cm-1

Axial C-H 2900 cm-1 2950 cm-1 3000-2840 cm-1

Axial C=O 1700 cm-1 1700 cm-1 1720-1706 cm-1

Axial C-O 1070 cm-1 1075 cm-1 1260-1000 cm-1

Conclusão

Todas as amostras produziram ácido lático; O consumo de açúcares e acidez total

evidenciaram a incapacidade de quebra dos açúcares complexos da vinhaça pelo Lb. spp;

O Lb. agilis produziu bastante ácido lático, quase 270 g/l em seu melhor resultado, e ainda não havia chegado em seu ponto máximo de produção.

Os estudos de Karp (2010) 154,2 g/l de ácido lático e Sanada (2009), 73,65 g/l de ácido lático.

Os melhores resultados foram obtidos com a cepa Lb. agilis, concentração de sólidos solúveis 15º Brix.

A suplementação de extrato de levedura pouco influenciou no resultado final.

Sugestões para trabalhos futuros

Investigação de parâmetros cinéticos da fermentação rx , rp e rs, para poder testar o método em escala piloto.

Muito obrigada!

ESTUDO DA PRODUÇÃO DE ÁCIDO LÁTICO A PARTIR DE VINHAÇA DE SOJA

Aluna: CAMILA CAROLINA KerstenEGQ 300 – TCC IOrientadora:karine Queiroga bucholdz