Potencial Citric Acid Production by Fungi Using Hemicellulosic Hydrolysate of Coffee Husk as Substrate

Boutros Sarrouh; Renata Carolina  Zanetti Lofrano

doi:10.24857/rgsa.v18n8-023

Autores

Boutros Sarrouh https://orcid.org/0000-0003-4476-2309
Renata Carolina Zanetti Lofrano https://orcid.org/0000-0002-5688-3936

DOI:

https://doi.org/10.24857/rgsa.v18n8-023

Palavras-chave:

Aspergillus Níger, Aspergillus westerdijkiae, Rhizopus sp, ácido cítrico, casca de café, hidrolisado hemicelulósico

Resumo

O objetivo deste ensaio experimental foi produzir ácido cítrico por fermentação submersa, utilizando como substrato principal o hidrolisado de hemicelulose da casca de café. Foram testadas três espécies de fungos: Aspergillus niger, Aspergillus westerdijkiae e Rhizopus sp. Foram avaliados o crescimento microbiano e a produção de ácido cítrico. Os resultados obtidos mostraram aumento no número de esporos dos fungos estudados, bem como acúmulo de ácido cítrico durante as primeiras 72 horas de fermentação. Por outro lado, após 96 h de fermentação a concentração de ácido cítrico começou a diminuir indicando seu consumo pelos fungos estudados, provavelmente devido à falta de fontes de nitrogênio e ao estresse celular causado pela composição mista do hidrolisado de hemicelulose. Portanto, há necessidade de estudar a interação entre os nutrientes nitrogenados a serem adicionados ao meio de fermentação e a concentração de açúcares redutores como única fonte de carbono no hidrolisado lignocelulósico.

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Referências

Anastácio G S Utilização do resíduo casca de arroz para a produção de ácido cítrico por fermentação submersa com o fungo Aspergillus niger. 2009, 68 f. Monografia (Graduação em Ciências Biológicas), Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC, Criciúma, 2009.

Bortolazzo N G Isolamento e seleção de fungos celulolíticos para hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar. 2011, 77 f. Dissertação (Mestrado em Ciências), Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, Piracicaba, 2011.

Dessie, W., Zhu, J., Xin, F. et al. Bio-succinic acid production from coffee husk treated with thermochemical and fungal hydrolysis. Bioprocess Biosyst Eng 41, 1461–1470 (2018). https://doi.org/10.1007/s00449-018-1974-4. DOI: https://doi.org/10.1007/s00449-018-1974-4

Dos Santos A A, Deoti1 J R, Müller G, Dário M G, Stambuk B U, Junior S L A M (2017) Plate-based method for the determination of reducing sugars with the DNS reagent. Braz. J. Food Technol 20:e2015113. https://doi.org/10.1590/1981-6723.11315 DOI: https://doi.org/10.1590/1981-6723.11315

Durso T, Sarrouh B (2017) Deslignificação da casca de café: Pré-tratamento de uma matéria-prima renovável promissora visando a obtenção de moléculas bioativas. Ed. Novas Edições Academicas, 52P. ISBN-13: ‎ 978-6202406338.

Fraij A, Massadeh M I (2015) Use of Pleurotus sajor-caju for the Biotreatment of Olive Mill Wastewater. Romanian Biotechnol Lett 20:10611–10617.

Kaur R, Sridhar K (2023) Chapter 3 - Citric acid Valorization of Biomass to Bioproducts. Organic Acids and Biofuels 37-62. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-822888-3.00004-9 DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-822888-3.00004-9

Kirimura K, Honda Y, Hattori T (2011) 3.13 - Citric Acid. Comprehensive Biotechnology 3:135-142. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-088504-9.00169-0 DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-08-088504-9.00169-0

Kupisk L Produção de celulases a partir de resíduo da indústria arrozeira empregando Rhizopus oryzae e Trichoderma reesei. 2012, 102 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Alimentos), Universidade Federal do Rio Grande, Rio Grande, 2012.

Maiorka A, Santim A M E, Borges S A, Opalinski M, Silva A V F (2004) Evaluation of a mix of fumaric, lactic, citric and ascorbic acids on start diets of broilers. Archives of Veterinary Science 9:31-37. DOI: https://doi.org/10.5380/avs.v9i1.4043

Massadeh M I, Fandi K, Al-Abeid H, Alsharafat O, Abu-Elteen K (2022) Production of Citric Acid by Aspergillus niger Cultivated in Olive Mill Wastewater Using a Two-Stage Packed Column Bioreactor. Fermentation 8:153. https://doi.org/10.3390/fermentation8040153 DOI: https://doi.org/10.3390/fermentation8040153

Meussen B J, Graaf L H de, Sanders J P M, Weusthuis R A (2012) Metabolic engineering of Rhizopus oryzae to produce plataform chemicals. Applied Microbiology and Biotechnology 94:875-886. http//doi.org/10.1007/s00253-012-4033-0 DOI: https://doi.org/10.1007/s00253-012-4033-0

Nwokoro O (2015) Studies on the Production of Citric Acid by Rhizopus stolonifer. American Chemical Science Journal 6:205-212. http//doi.org/10.9734/ACSJ/2015/15860 DOI: https://doi.org/10.9734/ACSJ/2015/15860

Papanikolaou S, Galiotou-Panayotou M, Fakas S, Komaitis M, Aggelis G (2008) Citric acid production by Yarrowia lipolytica cultivated on olive-mill wastewater-based media. Biores. Technol 99:2419–2428. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2007.05.005 DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2007.05.005

Papanikolaou S, Rontou M, Belka A, Athenak I M, Gardeli C, Mallouchos A, Kalantzi O, Koutinas A A, Kookos L K, Zeng AP, Aggelis G (2017) Conversion of biodiesel-derived glycerol into biotechnological products of industrial significance by yeast and fungal strains. Eng. Life Sci 17:262–281. https://doi.org/ 10.1002/elsc.201500191 DOI: https://doi.org/10.1002/elsc.201500191

Pastore N S, Hasan S M, Zempulski D Z (2011) Produção de ácido cítrico por aspergillus niger: avaliação de diferentes fontes de nitrogênio e de concentração de sacarose. ENGEVISTA 13:149-159. https://doi.org/10.22409/engevista.v13i3.306 DOI: https://doi.org/10.22409/engevista.v13i3.306

Priede M A and Thomas C R (1999) Relationship between morphology and citric acid production in submerged Aspergillus niger fermentations. Biochemical Engineering Journal 3:121-129. https://doi.org/10.1016/S1369-703X(99)00012-1 DOI: https://doi.org/10.1016/S1369-703X(99)00012-1

Saffran M and Denstedt O F (1948) A rapid method for the determination of citric acid. Journal of Biological Chemistry 175:849-855. https://doi.org/10.1016/S0021-9258(18)57202-1 DOI: https://doi.org/10.1016/S0021-9258(18)57202-1

Santos R da SILVA. Obtenção de Ácido Cítrico por Fermentação Submersa a Partir de Hidrolisado Hemicelulósico em Biorreator. Dissertação de Mestrado – Faculdade de Engenharia Química de Lorena. Departamento de Biotecnologia. 2005.

Sarghini F, Marra F, De Vivo A et al (2021) Acid hydrolysis of spent coffee grounds: effects on possible prebiotic activity of oligosaccharides. Chem. Biol. Technol. Agric. 8:67. https://doi.org/10.1186/s40538-021-00262-3. DOI: https://doi.org/10.1186/s40538-021-00262-3

Sime W, Kasirajan R, Latebo S, Abera, M, Ahmednur M S E, Awoke W (2017) Coffee Husk Highly Available in Ethiopia as an Alternative Waste Source for Biofuel Production. International Journal of Scientific & Engineering Research 8(7):1874.

Wang B, Zhong Z, Hou Y, Zhao X, Zhang P, Jiangpeng Wei J, Li X, Meng, L, Qiu, L (2023) Biomanufacturing of food-grade citric acid and comprehensive utilization of its production wastewater. Food Sci. Technol 43. https://doi.org/10.1590/fst.110422 DOI: https://doi.org/10.1590/fst.110422

Yin X, Shin H D, Li J, Du G, Liu L, Chen J (2017) Pgas, a Low-pH-induced promoter, as a tool for dynamic control of gene expression for metabolic engineering of Aspergillus niger. Applied and Environmental Microbiology 83: e03222-16. http://dx.doi.org/10.1128/AEM.03222-16 DOI: https://doi.org/10.1128/AEM.03222-16

Zaveri A, Edwards J, Rochfort S (2022) Production of Primary Metabolites by Rhizopus stolonifer, Causal Agent of Almond Hull Rot Disease. Molecules 24; 27(21):7199. http://dx.doi: 10.3390/molecules27217199 DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27217199