Publicação: Produção de esporos do fungo Metarhizium anisopliae em farelo de trigo empregando biorreator de coluna empacotada
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Data
Autores
Orientador
Thoméo, João Cláudio 
Coorientador
Pós-graduação
Alimentos, Nutrição e Engenharia de Alimentos - IBILCE
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
O uso de fungos entomopatogênicos vem crescendo globalmente, por ser uma opção eficaz e segura para o controle de pragas agrícolas. O processo industrial de produção dos propágulos utiliza arroz como substrato e é essencialmente manual. Apesar da utilização do arroz ser bem estabelecida industrialmente, o custo deste substrato encarece o produto, além de ser um alimento básico da nutrição humana. Na maioria das indústrias, a produção é realizada em embalagens plásticas, requer alta demanda de mão-de-obra, com baixa automatização, suscetível a contaminações e erros operacionais. Desta forma, o objetivo do presente estudo foi produzir esporos de Metarhizium anisopliae tendo um resíduo agrícola de baixo custo como substrato e utilizar biorreator para o cultivo com intuito de minimizar problemas de contaminação e possibilitar automação do processo. Foram realizados ensaios para avaliar a influência do teor de umidade e a proporção substrato:suporte na concentração de esporos cultivados em mistura de farelo de trigo e bagaço de cana (FT:BC). Nestes ensaios variou-se o teor de umidade em 60%, 65% e 70%, e a proporção em 6:4, 7:3 e 8:2 (p:p). Ao avaliar o cultivo variando os parâmetros de umidade e proporção os tratamentos adotados não apresentaram diferença significativa. Em seguida fixou-se proporção e umidade em 7:3 e 70%, respectivamente, o fungo foi cultivado em embalagens de polipropileno contendo 10g de mistura de FT:BC. Nos ensaios fixando-se proporção e umidade a concentração de esporos em FT:BC foi 3,36x10⁹ esporos/gss quando cultivado em embalagens plásticas. O cultivo em FT foi submetido a diferentes condições de iluminação por um período de 15 dias: escuro contínuo, 10 dias no escuro mais 5 dias no claro e fotoperíodo intermitente de 12 horas, ao final dos 15 dias observou-se a concentração. Em seguida realizou-se o ensaio em biorreator de coluna empacotada em que cada módulo tinha 7,62 cm de diâmetro interno e 10 cm de comprimento, empregando FT:BC na proporção 7:3, com 70% de umidade inicial. Quando empregado o biorreator de coluna empacotada a concentração média de esporos foi 1,79x10⁹ esporos/gss, na mesma ordem obtida quando o fungo foi cultivado em arroz. O uso de resíduos agrícolas de baixo custo como substrato para a produção de esporos de Metarhizium anisopliae é viável, especialmente quando cultivado em biorreatores de coluna empacotada. Os ensaios realizados demonstraram que a proporção de substrato e o teor de umidade não apresentaram diferenças significativas na produção de esporos, permitindo a definição de condições ótimas de cultivo. A produção em biorreator mostrou-se eficiente, alcançando concentrações de esporos comparáveis às obtidas em substratos tradicionais, como o arroz, sem problemas de compactação ou aumento prejudicial de temperatura.
Resumo (inglês)
The use of entomopathogenic fungi is growing globally as an effective and safe option for agricultural pest control. The industrial production process of propagules uses rice as a substrate and is essentially manual. Although the use of rice is well established industrially, the cost of this substrate increases the product's price, in addition to being a staple food for human nutrition. In most industries, production is carried out in plastic containers, requiring high labor demand, with low automation, making it susceptible to contamination and operational errors. Therefore, the objective of the present study was to produce spores of Metarhizium anisopliae using a low-cost agricultural residue as a substrate and to use a bioreactor for cultivation to minimize contamination problems and enable process automation. Trials were conducted to evaluate the influence of moisture content and the substrate ratio on the concentration of spores cultivated in a mixture of wheat bran and sugarcane bagasse (WB:SB). In these trials, the moisture content was varied at 60%, 65%, and 70%, and the ratio at 6:4, 7:3, and 8:2 (w:w). When evaluating the cultivation by varying the moisture and ratio parameters, the adopted treatments did not show significant differences. Subsequently, the ratio and moisture were fixed at 7:3 and 70%, respectively, and the fungus was cultivated in polypropylene bags containing 10g of the WB:SB mixture. In the trials with fixed ratio and moisture, the spore concentration in WB was 3.36x10⁹ spores/gds when cultivated in plastic containers. The cultivation in WB was subjected to different lighting conditions for a period of 15 days: continuous darkness, 10 days in darkness followed by 5 days in light, and intermittent photoperiod of 12 hours. At the end of the 15 days, the concentration was observed. Next, a trial was conducted in a packed bed bioreactor where each module had an internal diameter of 7.62 cm and a length of 10 cm, using WB:SB in a 7:3 ratio with 70% initial moisture. When the packed bed bioreactor was used, the average spore concentration was 1.79x10⁹ spores/gds, like the concentration obtained when the fungus was cultivated on rice. The cultivation in the bioreactor did not show medium compaction, nor was there an increase in temperature that could harm the development of the fungus. The use of low-cost agricultural residues as a substrate to produce Metarhizium anisopliae spores is feasible, especially when cultivated in packed bed bioreactors. The trials conducted demonstrated that the substrate ratio and moisture content did not present significant differences in spore production, allowing the definition of optimal cultivation conditions. Bioreactor production proved to be efficient, achieving spore concentrations comparable to those obtained on traditional substrates such as rice, without issues of compaction or harmful temperature increases.
Descrição
Palavras-chave
Metarhizium anisopliae, Produção de esporos, Biorreatores, Cultivo em estado sólido, Resíduos agroindustriais, Spore production, Bioreactors, Solid state cultivation, Agro-industrial waste
Idioma
Português
Como citar
MESSIAS, Ana Paula da Silva. Produção de esporos do fungo Metarhizium anisopliae em farelo de trigo empregando biorreator de coluna empacotada. 2024. Dissertação (Mestrado em Alimentos, Nutrição e Engenharia de Alimentos) – Universidade Estadual Paulista (Unesp), Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas (Ibilce), São José do Rio Preto, 2024.
