Estudo da produção de pigmentos por Monascus ruber CCT 3802 utilizando glicerol como substrato em cultivo submerso

Abstract

A cor é um atributo muito importante nos alimentos. Uma vez que o número de corantes sintéticos permitidos está diminuindo devido aos seus efeitos indesejáveis, o foco no desenvolvimento de pigmentos para alimentos de fontes naturais está aumentando. Na natureza existem muitos microrganismos produtores de pigmentos como fungos, leveduras e bactérias. Algumas espécies do fungo filamentoso Monascus são capazes de produzir diferentes pigmentos em tonalidades que variam entre vermelho, amarelo e laranja por processos biotecnológicos. O Monascus ruber é o mais estudado devido à grande produção de pigmentos vermelhos. Os principais substratos estudados são a glicose e o amido. Com o aumento da produção de biodiesel, aumenta a disponibilidade de outro substrato, o glicerol, que é o principal resíduo da produção desse combustível. Uma alternativa interessante para o aproveitamento do glicerol é a sua transformação via microbiológica em metabólicos de interesse industrial. O principal objetivo desse trabalho foi estudar a produção de pigmentos por Monascus ruber a partir de glicerol. O trabalho experimental realizou-se em três etapas. Primeiramente, a determinação das velocidades de crescimento radial do fungo e cultivos submersos para verificar a produção de pigmentos e o crescimento utilizando glicerol e/ou glicose como substratos. Na segunda etapa, utilizando glicerol como único substrato avaliaram-se as fontes de nitrogênio, o pH e a concentração do substrato para a máxima produção de pigmentos vermelhos. Por último, realizou-se um planejamento experimental para a otimização da produção de pigmentos vermelhos, variando as concentrações de glicerol e glutamato monossódico em cultivos submersos. Verificou-se que o glicerol pode ser utilizado como substrato para a produção de pigmentos, com produção de até 9 UDO480 (135 mg.L-1) de pigmentos vermelhos. Em glicose, porém, a produção foi de 12 UDO480. Entretanto, a velocidade específica de produção de pigmentos foi maior em glicerol. As melhores fontes de nitrogênio encontradas foram o glutamato monossódico, com produtividade de 0,08 UDO480.h-1 e a glicina com produtividade de 0,07 UDO480.h-1. O pH que favoreceu a produção de pigmentos vermelhos foi de 6,5, com inibição da produção de pigmentos vermelhos em pH ácido. Foi verificado que a concentração de fonte de nitrogênio é uma variável muito importante para a solubilização e produção de pigmentos nos cultivos. Em concentrações acima de 5 g.L-1, a produção de pigmentos vermelhos foi favorecida. A região ótima encontrada, utilizando metodologia de superfície de resposta, para a produção de pigmentos foi de 40 a 70 g.L-1 de glicerol e 7 a 8 g.L-1 de glutamato monosódico. A produção de pigmentos (7,4 UDO480) e a produtividade (0,058 UDO480.h-1) indicam que a produção desse corante por Monascus, em cultivos submersos utilizando glicerol, pode ser promissora devido à crescente disponibilidade desse substrato. Colour is an attribute very important in food. Since the number of permitted synthetic colorants has decreased because the undesirable toxic effects, interest on the development of food pigments from natural sources are increasing. Nature is rich in pigment-producing microorganisms like fungi, yeast and bacteria. Some species of the filamenthous fungus Monascus produce pigments in different shades ranging from red, yellow and orange by biotechnological processes. The Monascur ruber is the most studied because of the large production of red pigments. The main substrates studied are the glucose and starch. With the increase in the production of biodiesel, increases the availability of other substrate, glycerol, which is the main residue from the production of this fuel. An interesting alternative to the use of glycerol is its transformation into microbial metabolic pathway of industrial interest. The main objective of this work is to study the production of pigments for Monascus ruber from glycerol. The experimental work was held in three stages. First, the determination of the velocities of radial growth of fungus and in submerged medium to check the production of pigments and growth using glycerol and/or glucose as substrates. In the second step, using glycerol as a single substrate was assessing the sources of nitrogen, pH and concentration of the substrate to the maximum production of red pigments. Finally, an experimental design for the optimization of the production of red pigments, varying concentrations of glycerol and monosodium glutamate in submerged cultures. It was found that glycerol can be used as substrate for the production of pigments, with production of up to 9 UDO480 (135 mg.L-1) of red pigments. In glucose, however, production was 12 UDO480. However, the specific speed of production of pigments was higher in glycerol. The best source of nitrogen was found monosodium glutamate, with yield of 0,08 UDO480.h-1, followed by glycine. The pH that favored the production of red pigments was 6,5, with inhibition of the production of red pigments in acid pH. Was found that the concentration of nitrogen source is a very important variable for the solubilization and production of pigments in cultures. At concentrations above, 5 gL-1, the production of red pigments was favored. The optimal region, utilizing response surface methodology, for pigment production was around 40 - 70 g.L-1 of glycerol and 7 - 8 g.L-1 of monosodium glutamate.The production of pigments (7,4 UDO480) and productivity (0,058 UDO480.h-1) indicate that the production of dye by Monascus in submerged medium using glycerol can be promising due to the increasing availability of this substrate.