Produção de Celulose Bacteriana por Bactérias Acéticas Isoladas de Vinagres Utilizando Melaço de Soja - Rodrigo José Gomes

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Produção de Celulose Bacteriana por Bactérias
Acéticas Isoladas de Vinagres Utilizando Melaço de
Soja
Rodrigo José Gomes1, Paula C. S. Faria-Tischer2, Raúl J. Hernan Castro-
Gómez1 e Wilma Aparecida Spinosa1
 
1Universidade Estadual de Londrina – Departamento de Ciência e Tecnologia de Alimentos
Caixa Postal 10.011 – CEP 86057-970 Londrina – Paraná - E-mail: rj.gomes25@gmail.com
2Universidade Estadual de Londrina – Departamento de Bioquímica e Biotecnologia
Caixa Postal 10.011 – CEP 86057-970 Londrina – Paraná
RESUMO
O melaço de soja é um coproduto industrial, obtido durante o processamento da
soja, especificamente após a produção do concentrado proteico a partir do farelo
desengordurado. Neste trabalho teve-se como objetivo avaliar o potencial de
síntese de celulose bacteriana por bactérias acéticas isoladas de indústria de
vinagre, utilizando melaço de soja como substrato fermentativo. O melaço utilizado
mostrou-se uma matéria-prima adequada para a biossíntese, aumentando a
produção de celulose de 3,7 g L-1 obtido no meio de referência Hestrin-Schramm
(HS) para 10,0 g L-1 no meio à base de melaço de soja. Além da diferença obtida na
produtividade, a celulose produzida no melaço de soja apresentou maior taxa de
reidratação, porém, menor capacidade de retenção de água do que a mesma
celulose produzida no meio de referência, o que pode ser atribuído a diferenças na
estrutura das membranas obtidas a partir de cada substrato. 
Palavras-chave: Bactérias acéticas. Fermentação. Melaço de soja.
INTRODUÇÃO
A celulose é um homopolímero linear, constituído de unidades repetidas de β-D-
glicose, sintetizada por muitos organismos diferentes, incluindo plantas, algas e
algumas bactérias. A produção microbiológica tem atraído interesse nos últimos
anos devido às propriedades e características incomuns da celulose obtida. Embora
possua a mesma fórmula química que a celulose vegetal, a celulose produzida por
bactérias é descrita como uma fibra fina, de dimensões nanoméricas, cujo tamanho,
pureza e cristalinidade dão a esta fibra propriedades distintas (DONINI et al., 2010).
Diferentemente da celulose sintetizada por plantas, a qual é normalmente
encontrada misturada com lignina e hemicelulose, a celulose obtida a partir de
bactérias apresenta propriedades físico-químicas e mecânicas superiores, tais como:
maior grau de pureza e índice de cristalinidade, maior grau de polimerização,
melhor capacidade de absorção e retenção de água, maior resistência à tração,
maior elasticidade e biocompatibilidade (MOHAMMADKAZEMI; AZIN; ASHORI, 2015).
A celulose bacteriana representa uma alternativa promissora à celulose derivada de
plantas e apresenta aplicações específicas na biomedicina, além de ser utilizada na
indústria de alimentos, farmacêutica, de cosméticos entre outras (DONINI et al.,
2010). A celulose bacteriana é excretada por vários gêneros e espécies de bactérias,
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porém, na maior parte dos estudos direcionados à produção utilizam-se as espécies
do gênero Komagataeibacter devido à maior capacidade destas espécies em
produzir celulose, em comparação com outras linhagens. Estas bactérias são
estritamente aeróbias, Gram-negativas, catalase positivas e possuem a forma de
bastonetes, podendo ocorrer de forma única, em pares ou em cadeias. São também
microrganismos mesófilos e seu crescimento ótimo está situado entre 25 e 30 °C
(SENGUN; KARABIYIKLI, 2011). 
O melaço de soja é um coproduto industrial, gerado durante o processamento da
soja, especificamente após a extração do óleo e da produção do concentrado
proteico de soja (CPS). Ele é obtido por concentração dos açúcares, utilizando uma
solução extratora de etanol e contém cerca de 70% de sólidos solúveis. Estes
sólidos, que consistem principalmente de carboidratos, são constituídos
principalmente por sacarose, rafinose, estaquiose, glicose, frutose e galactose. O
melaço de soja contém ainda quantidades significativas de proteínas, lipídeos, fibras
e minerais (LONG; GIBBONS, 2013). Em função da sua composição, o melaço de soja
pode ser reaproveitado na forma de meio de cultura para o cultivo de
microrganismos, para obtenção de metabólitos de interesse industrial. Baseado
nisto, o presente trabalho objetivou avaliar a capacidade de síntese de celulose
bacteriana, por bactérias acéticas isoladas de indústria de vinagres, a partir de
melaço de soja.
MATERIAL E MÉTODOS
O melaço de soja foi fornecido na forma concentrada (65–70 ºBrix) pela indústria
produtora Selecta (Araguari – MG). As linhagens de bactérias acéticas utilizadas
foram isoladas a partir de mostos de vinagres obtidos junto à empresa Tecnologia
em Saúde Indústria de Alimentos (Assis – SP). A partir das linhagens produtoras de
celulose obtidas nas etapas de isolamento e purificação, seguido de caracterização
bioquímica, foram realizados testes de produção de celulose em meio à base de
melaço de soja. Para isso, 10% de inóculo foram transferidos para frascos
Erlenmeyers de 500 mL, contendo melaço de soja estéril, diluído a 20 ºBrix, e 2% de
etanol de soja, esterilizado previamente em filtro de membrana PVDF 0,22 μm,
totalizando o volume final de fermentação de 100 mL. Os frascos contendo o meio
descrito e o inóculo foram incubados em estufa bacteriológica por 14 dias a 30±0,5
ºC, em condições estáticas. A produção de celulose no meio padrão ocorreu da
mesma forma, transferindo-se 10% do inóculo para frascos Erlenmeyers contendo
caldo Hestrin–Schramm (HS) estéril. As películas de celulose produzidas na
superfície de cada meio foram recolhidas e aquecidas numa solução de NaOH 1M à
80 ºC por 30 minutos e lavadas em seguida com água destilada até o pH neutro
para remoção da solução alcalina. As películas obtidas após o tratamento foram
secas em estufa a 105 ºC até obtenção de peso constante, para determinação dos
respectivos rendimentos, em peso seco.
Para determinação da capacidade de retenção de água (CRA) das membranas, as
amostras úmidas foram retiradas do recipiente de armazenamento e pesadas
(PCBúmida). Em seguida, as amostras foram secas, a 60 ºC, durante 24 horas, até a
remoção completa da água e pesadas novamente (PCBseca). A CRA foi obtida
conforme equação abaixo: 
CRA = (PCBúmida - PCBseca) ÷ (PCBseca)
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Para determinação da taxa de reidratação, que representa o grau em que a água
removida é restituída, as membranas secas anteriormente foram imersas
novamente em água destilada até não haver mais aumento do peso das amostras
reidratadas (PCBreidratada), sendo calculada conforme segue:
TR (%) = ((PCBreidratada - PCBseca) ÷ (PCBúmida - PCBseca)) x 100
Os resultados de rendimento máximo de celulose bacteriana, CRA e TR das
amostras produzidas foram comparados estatisticamente entre os substratos
utilizados nas fermentações, por meio de análise de variância (ANOVA). Para isso,
realizou-se o teste de Tukey, em nível de 5% de significância, utilizando o software
estatístico R®.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Foram obtidas 5 linhagens de microrganismos produtores de celulose,
classificados como bactérias acéticas com referência à dados constados na
literatura (SIEVERS; SWINGS, 2005) após isolamento e caracterizaçãobioquímica.
Conforme observado na Figura 1 e Tabela 1, o melaço de soja influenciou de forma
significativa na produção de celulose para as cepas V03, V04 e V05, sendo esta
última a que a apresentou a melhor produção de celulose (10 g L-1) e o aumento
mais acentuado na produção em relação ao meio padrão (2,7 vezes). Em relação às
características hidrofílicas, o uso do melaço de soja influenciou de forma
significativa na capacidade de retenção de água das membranas produzidas pelas
cepas V01, V04 e V05, e na taxa de reidratação das membranas V05 (Tabela 1).
Conforme observado na Figura 2, as membranas de celulose produzidas no meio à
base de melaço de soja pela cepa V05 foi a que apresentou a menor capacidade de
retenção de água e maior taxa de reidratação. Esse resultado demonstra uma
menor capacidade de adsorção de água pelas redes de celulose formadas durante a
fermentação. Por outro lado, o aumento na taxa de reidratação destas fibras
demonstra uma maior facilidade em recuperar a água removida no processo de
secagem. 
Figura 1. Produção máxima
de celulose bacteriana pelos microrganismos estudados.
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Figura 2. Capacidade de retenção de água (a) e taxa de reidratação (b) das
membranas de celulose produzidas.
Tabela 1. Teste de Tukey para os valores médios das características das
membranas entre os substratos utilizados pelos microrganismos (melaço de soja e
HS padrão).
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Microrganis
mo
Substrat
o
Máx. Produção (g L-
1)*
C.R.A.1,* T.R.2,*
V01 Melaço 2,2a ± 0,1 229,0a ±
47,3
2,0a ± 0,8
Padrão 2,2a ± 0,1 174,2b ±
26,6
2,4a ± 0,3
V02 Melaço 1,8a ± 0,2 233,8a ± 8,5 2,4a ± 0,7
Padrão 1,9a ± 0,1 210,5a ±
34,0
3,2a ± 1,5
V03
Melaço 3,0a ± 0,0 173,2a ±
16,4
1,9a ± 0,6
Padrão 2,4b ± 0,3 198,1a ±
10,1
1,2a ± 0,2
V04
Melaço 2,5a ± 0,1 155,6b ±
10,1
1,8a ± 0,4
Padrão 1,9b ± 0,3 261,6a ±
27,4
2,0a ± 0,4
V05 Melaço 10,0
a ± 0,5 57,5b ± 1,4 4,4a ± 0,2
Padrão 3,7b ± 0,2 162,1a ± 1,7 1,2b ± 0,1
A B
* médias na mesma coluna seguidas de letras iguais, dentro de cada subdivisão, não diferem
significativamente (p ≤ 0,05). 1 Capacidade de retenção de água. 2 Taxa de reidratação (%).
CONCLUSÕES
O melaço de soja utilizado como substrato fermentativo mostrou-se adequado
para a produção de celulose bacteriana. Por ser um meio complexo, contendo
quantidades significativas de carboidratos e proteínas, além de minerais, o melaço
de soja pode ser uma matéria-prima atraente, com possibilidade de fornecer
maiores rendimentos de fermentação, comparado ao meio padrão de produção. Os
microrganismos estudados mostraram variação na capacidade de síntese de
celulose e nas propriedades das membranas de celulose produzidas, demostrando
que essas características podem variar de uma espécie para outra. A cepa V05
apresentou alto rendimento na produção de celulose a partir de melaço de soja, mas
as mesmas apresentaram menor capacidade de retenção de água e maior taxa de
reidratação, demonstrando que o tipo de substrato influencia na estrutura e
propriedades das membranas. 
Agências de Fomento: CNPq
REFERÊNCIAS
DONINI, I. A. N.; DE SALVI, D. T. B.; FUKUMOTO, F. K.; LUSTRI, W. R.; BARUD, H. S.; MARCHETTO, R.; 
MESSADDEQ, Y.; RIBEIRO, S. J. L. Biossíntese e recentes avanços na produção de celulose 
bacteriana. Eclética Química, São Paulo, v. 35, n. 4, p. 165-178, 2010.
LONG, C. C.; GIBBONS, W. R. Conversion of soy molasses, soy solubles, and dried soybean 
carbohydrates into ethanol. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 
v. 6, n. 1, p. 62-68, mar. 2013.
MOHAMMADKAZEMI, F.; AZIN, M.; ASHORI, A. Production of bacterial cellulose using different carbon 
sources and culture media. Carbohydrate Polymers, v. 117, p. 518-523, mar. 2015.
SENGUN, I. Y.; KARABIYIKLI, S. Importance of acetic acid bacteria in food industry. Food Control, v. 22, 
n. 5, p. 647-656, maio 2011.
SIEVERS, M.; SWINGS, J. Family II. Acetobacteraceae. In: BRENNER, D. J.; KRIEG, N. R.; STALEY, J. T.; 
GARRITY, G. M. Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology: The Alpha-, Beta-, Delta-, and 
Epsilonproteobacteria. 2nd. ed. New York: Springer, 2005. v. 2. 
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