Produção de ácidos húmicos por fermentação de resíduos do processamento de óleo de palma utilizando cepas de Trichoderma

Orientador: Maria Helena Andrade SantanaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: Ácidos húmicos (AH) são macromoléculas orgânicas de alta complexidade estrutural. Na agricultura, seus efeitos diretos na produtividade e na qualidade de diversos cultivos têm sido explorados desde 1940 e na última década houve um grande crescimento no seu emprego na medicina e na biologia. Embora suas inúmeras aplicações tenham atraído a atenção de muitos pesquisadores, os AH comerciais são ainda extraídos da turfa e do carvão mineral, fontes não renováveis de carbono, indicando a necessidade do desenvolvimento de um processo biotecnológico para sua produção. Empty-fruit-bunches (EFB) são resíduos do processamento do óleo de palma subutilizados ou descartados. Além disso, EFB são fibras constituídas de celulose, hemicelulose e lignina, cuja degradação pode ser alcançada por meio da ação de micro-organismos com alta capacidade de degradação de material lignocelulósico, como o Trichoderma. Neste contexto, este trabalho visou produção de AH a partir da fermentação de EFB com cepas de Trichoderma. Os resultados obtidos demonstraram que aveia é um substrato adequado para produção de esporos de Trichoderma em profundidade para sua aplicação como inóculo das fermentações submersas (FS) de EFB para produção de AH. A investigação dos precursores dos AH dentre os polímeros constituintes do EFB indicaram um efeito sinergético destes polímeros. Quanto à substituição do extrato de leveduras por peptonas vegetais nos meios de cultivo, para ambas fontes de nitrogênio os resultados encontrados para produção de biomassa e de AH foram muito similares. Através da otimização da produção dos AH por FS utilizando ferramentas de planejamento experimental foram obtidos 428,4±17,5 mg/L destes ácidos, permitindo um aumento de 7 vezes em relação às condições inicialmente utilizadas neste trabalho. A comparação da performance de espécies de Trichoderma na produção de AH por FS indicou a superioridade do T. reesei na produção destes ácidos. Por fim, a caracterização do processo de produção dos AH por fermentação em estado sólido (FES) utilizando colunas de Raimbault, onde foram obtidos 88,1 ±2,9 mg/L destes ácidos, confirmou a relação entre a esporulação do fungo e a produção dos AH, assim como a hipótese do efeito sinérgico dos polímeros. Os resultados obtidos demonstraram a factibilidade da produção dos AH por processos fermentativos, cuja descrição na literatura ainda é muito limitada, o que confere a este trabalho um caráter inovadorAbstract: Humic acids (HA) are organic macromolecules of high structural complexity. In agriculture, their direct effects on yield and quality of many crops have been exploited since 1940 and the last decade there was a large increase in their use in medicine and biology. Although they have attracted the attention of many researchers due to their numerous applications, commercials AH are still extracted from peat and coal, non-renewable carbon sources, indicating the necessity to develop a biotechnological process for their production. Empty-fruit-bunches (EFB) are waste of oil palm processing, which are underutilized or discarded, and their accumulation brings environmental problems due to the attraction and proliferation of pests. In addition, EFB fibers are composed of cellulose, hemicellulose and lignin, whose degradation can be achieved by the action of microorganisms with high capacity of lignocellulosic material degradation, such as Trichoderma. In this context, this work aimed to produce HA from the fermentation of EFB with Trichoderma species. The results showed that oats is a suitable substrate for the production of Trichoderma spores to be used as inoculum for application in submerged fermentations (SF) of EFB for the HA production. The investigation of the HA precursor among the constituents polymers from the EFB indicate a synergistic effect of these polymers. Regarding the replacement of yeast extract by vegetable peptones in the culture medium, for both nitrogen sources the results in the production of biomass and HA were very similar. Through the optimization of the HA production by SF using experimental design, were obtained 428.4 ± 17.5 mg/L of these acids, allowing an increase of 7-fold compared to initial conditions used in this work.. A comparison of the performance of Trichoderma species in the HA production by FS indicated the superiority of the T. reesei in the production of these acids. Finally, characterization of HA production process by solid state fermentation (SSF) using Raimbault columns, where were obtained 88.1 ±2.9 mg/L of these acids, confirmed the relationship between the fungal sporulation and the HA production as well as the hypothesis of synergistic effect of the polymers. The results demonstrated the feasibility of the HA production by fermentation process, whose description in the literature is still very limited, which confers an innovative character to this workDoutoradoDesenvolvimento de Processos BiotecnologicosDoutora em Engenharia Quimic