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Type: Tese
Title: Produção, caracterização reológica e coloidal de goma xantana biossintetizada a partir de resíduo de cervejarias artesanais e uso como sistema de liberação controlada de sulfadiazina de sódio
Author: Pereira, Juliano Rocha
First Advisor: Denadai, Ângelo Márcio Leite
Referee Member: Sousa, Frederico Barros de
Referee Member: Trigueiro, João Paulo Campos
Referee Member: Fraga, Lucia Alves de Oliveira
Referee Member: Silva Filho, Ademar Alves da
Resumo: A produção de cervejas tem aumentado exponencialmente nos últimos 20 anos, tendo como consequência, a geração anual de milhões de toneladas de resíduos, como o bagaço de malte. Atualmente, esse resíduo é destinado em quase sua totalidade, para elaboração de ração animal. Entretanto, por sua composição química ser rica em fontes de fibras, carboidratos e proteínas, o bagaço de malte pode ter um potencial de aproveitamento para outros fins de maior valor agregado. Nessa temática, o aproveitamento de bagaço de malte proveniente de cervejarias para produção de biopolímeros, como a goma xantana (XG), evitaria problemas ambientais e representaria para o país uma alternativa produtiva e econômica além de ainda gerar empregos. A goma xantana é um polissacarídeo extracelular com cadeia principal à base de celulose e ramificações laterais de trissacarídeos contendo ácido glucurônico e ácido pirúvico que lhes conferem um caráter aniônico. Obtida pela fermentação de fontes de carbono e ação da bactéria Xanthomonas campestris, é considerada segura e aprovada para uso em indústrias alimentícias e farmacêuticas, como emulsificantes, espessantes e estabilizantes, podendo também ser usadas para sistemas de liberação controlada de fármacos. Diante do exposto, o presente trabalho teve como objetivo, produzir goma xantana com bagaço de malte (XGM) obtido de cervejarias artesanais e goma xantana com sacarose comercial (XGSac), caracterizar as gomas do ponto de vista coloidal e reológico e compará-las com goma xantana padrão Sigma Aldrich® (XGS) e goma xantana produzida com soro de leite (XGSL). As gomas xantanas foram produzidas em meio de cultura inoculado com Xanthomonas campestris pv. campestris, incubadas a 28 ºC por 120 h. Depois de purificadas com mistura de etanol:água, foram caracterizadas por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e apresentaram composição e estrutura química semelhantes às gomas de referência (XGS e XGSL). Análises térmicas (TGA e DTA) indicaram que as gomas produzidas, apresentaram comportamento diferente das gomas de referência, provavelmente por incorporação de diferentes componentes do meio durante a etapa de purificação. A caracterização reológica estacionária mostrou comportamento pseudoplástico para todas as amostras. Na reologia oscilatória, todas as gomas tiveram formação de rede viscoelástica com formação de “gel fraco”. O potencial zeta (ZP) de todas as gomas foi negativo em função do caráter aniônico, o que confirmou boa estabilidade coloidal das soluções xantânicas. O complexo SDZ-Na/XGM (sulfadiazina de sódio e goma xantana produzida com bagaço de malte) mostrou que o composto foi estável em solução e no estado sólido, decorrente da interação entre a SDZ-Na e XGM. A calorimetria de titulação isotérmica mostrou que o complexo possui 2 sítios de interação, com estequiometrias de  0,2:1 e  2,6:1. Os ensaios microbiológicos indicaram que a SDZ-Na, XGM e SDZ-Na/XGM foram eficientes para reduzir, mas não inibir totalmente o crescimento de S.aureus, P. aeruginosa, E.coli e Salmonella.
Abstract: Beer production has increased exponentially in the last 20 years, resulting in the annual generation of millions of tons of waste, such as malt bagasse. Currently, this residue is destined in almost its entirety, for the elaboration of animal feed. However, due to its chemical composition being rich in sources of fiber, carbohydrates and proteins, malt bagasse may have the potential to be used for other purposes with greater added value. In this theme, the use of malt bagasse from breweries for the production of biopolymers, such as xanthan gum (XG), would avoid environmental problems and represent a productive and economic alternative for the country, in addition to generating jobs. Xanthan gum is an extracellular polysaccharide with a cellulose-based main chain and trisaccharide side branches containing glucuronic acid and pyruvic acid that give it an anionic character. Obtained by the fermentation of carbon sources and the action of the bacterium Xanthomonas campestris, they are considered safe and approved for use in the food and pharmaceutical industries, as emulsifiers, thickeners and stabilizers, and can also be used for controlled drug release systems. In view of the above, the present work aimed to produce xanthan gum with malt bagasse (XGM) obtained from craft breweries and xanthan gum with commercial sucrose (XGSac), characterize the gums from a structural, colloidal and rheological point of view and compare them las with Sigma Aldrich® standard xanthan gum (XGS) and whey-produced xanthan gum (XGSL). Xanthan gums were produced in culture medium inoculated with Xanthomonas campestris pv. campestris, incubated at 28 °C for 120 h. The gums, after being purified with an ethanol:water mixture, were characterized by infrared spectroscopy (FTIR) and showed chemical composition and structure similar to the reference gums (XGS and XGSL). Thermal analysis (TGA and DTA) indicated that the produced gums presented different behavior from the reference gums, probably due to the incorporation of different components of the medium during the purification step. The stationary rheological characterization showed pseudoplastic behavior for all samples. In oscillatory rheology, all gums had viscoelastic network formation with formation of "weak gel". The zeta potential (ZP) of all gums was negative as a function of the anionic character, which confirmed good colloidal stability of xanthan solutions. The SDZ-Na/XGM complex (sodium sulfadiazine and xanthan gum produced with malt bagasse) showed that the compound was stable in solution and in the solid state, due to the interaction between SDZ-Na and XGM. Isothermal titration calorimetry showed that XGM has 2 sites of interaction, with stoichiometries being  0.2:1 and  2.6:1. Microbiological assays indicated that SDZ-Na, XGM and SDZ-Na/XGM were efficient to reduce, but not totally inhibit, the growth of S.aureus, P. aeruginosa, E.coli and Salmonella.
Keywords: Bagaço de malte
Biopolímero
Espessante
Malt bagasse
Biopolymer
Thickener
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICV - Instituto de Ciências da Vida
Program: Programa de Multicêntrico de Pós-Graduação em Bioquímica e Biologia Molecular
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
DOI: https://doi.org/10.34019/ufjf/te/2022/00076
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/14647
Issue Date: 7-Oct-2022
Appears in Collections:Doutorado Multicêntrico em Bioquímica e Biologia Molecular (T|eses))



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