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Authors
Abstract(s)
The biosynthesis of bacterial cellulose (BC) is an innovative approach with a variety of
applications. Strategies have been studied to economically enable the process, with the most
common being research on fermentation media to overcome limitations and increase
competitiveness in the market, thus allowing greater diversity in the use of this biopolymer. Moist
olive pomace (MOP) is a byproduct of the olive oil industry that can be phytotoxic to soil and
water bodies, potentially causing environmental impact. This study aimed to evaluate BC
production with various concentrations of MOP (1%, 5%, 10%, 20%, 30%, and 40%) and analyze
the effect of LED irradiation at 630 ± 10 nm, depositing an energy density of 14 J/cm².
Komagataeibacter intermedius SB14, a cellulose-producing strain, was identified and studied for
BC production. The characterization of cellulose membranes was performed using Fourier-
transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis, mechanical testing, and
evaluation of antioxidant and antimicrobial activity. A significant increase (p < 0.0001) in BC
production was observed in the 20% MOP group, with a 166.95% increase compared to the
control (0% MOP). The result indicated a cellular response due to stress caused by the phenolic
compounds present, leading to increased BC production. LED light emission led to a significant
increase in BC production, with 124% in the control group and 392% in the 20% MOP group.
Characteristic cellulose groups were identified in all produced samples. Mechanical testing
revealed greater tensile strength and deformation capacity of the cellulose membrane produced
with 20% MOP (60.73 MPa and 0.696 mm/mm) compared to the control (12.75 MPa and 0.098
mm/mm), respectively. Although increased antioxidant activity was observed in the MOP-
containing medium, no antimicrobial activity was detected in any of the produced samples. This
work highlights a sustainable pathway by introducing MOP into the circular economy chain and
leveraging LED irradiation in the bioprocess to enhance production and reduce costs.
A biossíntese de celulose bacteriana (CB) é uma abordagem inovadora com uma diversidade de aplicações. Estratégias têm sido estudadas de forma a viabilizar economicamente o processo, sendo a mais comum a pesquisa de meios de fermentação para superar as limitações e aumentar a competitividade no mercado, possibilitando assim uma maior diversidade na utilização deste biopolímero. O bagaço húmido de azeitona (MOP) é um subproduto da indústria de azeite que pode ser fitotóxico para o solo e corpos hídricos, podendo causar impacto ambiental. Pretendeu- se com este estudo avaliar a produção de CB com várias concentrações de MOP (1%, 5%, 10%, 20%, 30% e 40%) e analisar o efeito da emissão de irradiação LED em 630 ± 10 nm, depositando uma densidade de energia de 14 J/cm2 . A estirpe Komagataeibacter intermedius SB14, produtora de celulose, foi estudada para a produção de CB. A caracterização das membranas de celulose foi realizada por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), análise de termogravimetria, ensaio mecânico e avaliada a atividade antioxidante e antimicrobiana. Constatou-se um aumento significativo (p < 0,0001) da produção de CB no grupo 20% MOP de 166,95% em comparação com o controlo (0% MOP). O resultado indicou uma resposta celular pelo estresse causado pelos compostos fenólicos presentes e consequente aumentou da biossíntese de CB. A fotoestimulação com luz LED conduziu a um aumento significativo na produção de CB, verificando-se 124% no grupo controlo e 392% no grupo 20% MOP. Os grupos característicos da celulose foram identificados em todas as amostras produzidas. O teste mecânico revelou uma maior resistência à tração e capacidade de deformação da membrana de celulose produzida com 20% MOP, 60,73 MPa e 0,696 mm/mm, em comparação com 12,75 MPa e 0,098 mm/mm do controlo, respetivamente. Também foi constatado um aumento da atividade antioxidante com a produção em meio contendo MOP, mas não se verificou atividade antimicrobiana em nenhuma amostra produzida. Este trabalho revelou uma via sustentável com a introdução do MOP na cadeia de economia circular e de inovação tecnológica com a aplicação da irradiação LED no bioprocesso, aumentando a produção e consequente diminuição de custos.
A biossíntese de celulose bacteriana (CB) é uma abordagem inovadora com uma diversidade de aplicações. Estratégias têm sido estudadas de forma a viabilizar economicamente o processo, sendo a mais comum a pesquisa de meios de fermentação para superar as limitações e aumentar a competitividade no mercado, possibilitando assim uma maior diversidade na utilização deste biopolímero. O bagaço húmido de azeitona (MOP) é um subproduto da indústria de azeite que pode ser fitotóxico para o solo e corpos hídricos, podendo causar impacto ambiental. Pretendeu- se com este estudo avaliar a produção de CB com várias concentrações de MOP (1%, 5%, 10%, 20%, 30% e 40%) e analisar o efeito da emissão de irradiação LED em 630 ± 10 nm, depositando uma densidade de energia de 14 J/cm2 . A estirpe Komagataeibacter intermedius SB14, produtora de celulose, foi estudada para a produção de CB. A caracterização das membranas de celulose foi realizada por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), análise de termogravimetria, ensaio mecânico e avaliada a atividade antioxidante e antimicrobiana. Constatou-se um aumento significativo (p < 0,0001) da produção de CB no grupo 20% MOP de 166,95% em comparação com o controlo (0% MOP). O resultado indicou uma resposta celular pelo estresse causado pelos compostos fenólicos presentes e consequente aumentou da biossíntese de CB. A fotoestimulação com luz LED conduziu a um aumento significativo na produção de CB, verificando-se 124% no grupo controlo e 392% no grupo 20% MOP. Os grupos característicos da celulose foram identificados em todas as amostras produzidas. O teste mecânico revelou uma maior resistência à tração e capacidade de deformação da membrana de celulose produzida com 20% MOP, 60,73 MPa e 0,696 mm/mm, em comparação com 12,75 MPa e 0,098 mm/mm do controlo, respetivamente. Também foi constatado um aumento da atividade antioxidante com a produção em meio contendo MOP, mas não se verificou atividade antimicrobiana em nenhuma amostra produzida. Este trabalho revelou uma via sustentável com a introdução do MOP na cadeia de economia circular e de inovação tecnológica com a aplicação da irradiação LED no bioprocesso, aumentando a produção e consequente diminuição de custos.
Description
Mestrado de dupla diplomação com a University of Saida Dr Moulay Tahar
Keywords
Biopolymer Komagataeibacter intermedius Moist olive pomace LED irradiation