Viabilidade da produção de lipídios por Papiliotrema laurentii UFV-1 em soro de ricota

Abstract

O soro de ricota é um resíduo da indústria de laticínios geralmente descartado no ambiente sem tratamento. A sua utilização como meio de fermentação para a produção de lipídios por leveduras oleaginosas é considerada uma alternativa promissora para o seu aproveitamento. Os lipídios microbianos podem ser utilizados como fontes alternativas aos óleos vegetais para produção de oleoquímicos e biocombustíveis derivados de ácidos graxos, como, por exemplo, o biodiesel. Atualmente, os óleos comestíveis são utilizados como fontes de triacilgliceróis para a produção de biodiesel, mas, a produção desses óleos compete com produção de alimentos por terras agricultáveis e recursos hídricos. Neste contexto, a levedura Papiliotrema laurentii pode ser utilizada como uma fonte de lipídios, pois, além de acumular mais de 20% da sua massa seca na forma de lipídios, assimila a lactose do soro de ricota como fonte de carbono e energia. Portanto, este trabalho avaliou o efeito dos fatores biomassa inicial, pH e razão Volume do meio/Volume do frasco (VM/F) sobre a produção de lipídios por P. laurentii UFV-1 em soro de ricota. O delineamento experimental utilizado foi o Fatorial 23+1 sob o Delineamento Inteiramente Casualizado (DIC), com 8 combinações entre os fatores estudados e três repetições no ponto central, totalizando 11 ensaios, para avaliar seus efeitos sobre o teor lipídico (%) utilizando a Metodologia de Superfície de Resposta (RSM). Os maiores valores de teor de lipídios, produção de lipídios e formação de biomassa, os quais correspondem a 46,0 %, 9,3 g.L-1 e 20,1 g.L-1, respectivamente, foram obtidos na seguinte condição: pH inicial igual a 5, biomassa inicial, representada pela densidade óptica de células igual a 1, e a razão VM/F 50/500 (0,1). Na condição de cultivo que favoreceu o acúmulo de lipídios por P. laurentii UFV-1, os ácidos graxos mais abundantes foram os C16 (31,4 %) e os C18 (67,2 %), os quais são os mais importantes para a qualidade do biodiesel. A qualidade do biodiesel produzido com esse óleo microbiano atende as normas europeias (EN 14214), americanas (ASTM D 6751) e brasileiras (RANP 45) de qualidade, com valores de Índice de Iodo (IV) de 67,9, Número de Cetanos (CN) 59,6, Maior Valor de Aquecimento (HHV) 39,4 MJ/kg, Viscosidade Cinemática 3,9 mm2/s, Ponto de Nuvem 9,9 ºC e Densidade 0,87 g/cm3. Palavras-chave: Biodiesel. Lactose. Soro de ricota. Leveduras oleaginosas. Teor de lipídios.

The ricotta whey is a dairy waste usually disposal in the environment without treatment. Its use as fermentation medium for lipid production by oleaginous yeasts is considered a promising alternative for its utilization. Microbial lipids can be used as alternative feedstocks to vegetable oils for the production of oleochemicals and fatty- acid derived biofuels, such as biodiesel. Currently, edible oils are used as a source of triacylglycerols for the production of biodiesel, but their production competes with food production for arable land and water resources. In this context, the yeast Papiliotrema laurentii can be used as lipid source due to its capacity of accumulating more than 20% of its dry mass in the form of lipids and assimilating lactose from ricotta whey as carbon and energy source. Therefore, this study aimed to evaluate the effect of initial biomass, pH and culture medium to flask ratio (VM/F) on lipid production by P. laurentii UFV-1 from ricotta whey. The experimental design used was the 23+1 Factorial design under the Completely Randomized Design (CRD), with 8 combinations among the studied factors and three repetitions in the central point, totaling 11 assays, to evaluate their effects on lipid content (%) using Response Surface Methodology (RSM). The highest values of lipid content, lipid production and biomass formation, corresponding to 46.0 %, 9.3 g.L-1 and 20.1 g.L-1, respectively, were obtained under the following condition: initial pH equal to 5, initial biomass, represented by the optical density of cells equal to 1, and the VM/F ratio 50/500 (0.1). In the cultivation condition that favored the lipid accumulation by P. laurentii UFV-1, the most abundant fatty acids were C16 (31.4 %) and C18 (67.2 %), which are the most important for biodiesel quality. The quality of biodiesel produced with this microbial oil meets the European (EN 14214), American (ASTM D 6751) and Brazilian (RANP 45) quality standards, with Iodine Value (IV) of 67.9, Cetane Number (CN) 59.6, High Heat Value (HHV) 39.4 MJ/kg, Kinematic Viscosity 3.9 mm2/s, Cloud Point 9.9 ºC and Density 0.87 g/cm3. Keywords: Biodiesel. Lactose. Ricotta whey. Oleaginous yeast. Lipid content.