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Abstract(s)
Bacterial cellulose (BC) is a natural polymer that has many relevant characteristics such as high water affinity, viscosity and porosity. These properties allow its use in several fields of human life and also its possible use for novel applications. However, the production of BC is limited by usage of expensive culture media, the need to provide purity of the culture and low yields. The use of a symbiotic culture of bacteria and yeasts (SCOBY) has been pointed out as a way to overcome these constrains.
Thus, in this study the most suitable bioprocess conditions that allowed achieving a high yield of BC were evaluated (e.g., temperature and carbon source concentration). Two production approaches were considered namely the cultivating of SCOBY in tea broth or the use of two isolated strains from genus Komagataeibacter (i.e., Komagataeibacter sp. SB6A and Komagataeibacter intermedius SB14), grown in Hestrin-Schramm (HS) medium. The fermentation broths were characterized by high performance liquid chromatography (HPLC) to better understand the fermentation process. The BC obtained in all bioprocesses was characterized by Fourier-Transformed Infra-Red (FTIR) spectroscopy. Finally, BC from SCOBY was functionalized and its surface resistivity was measured to determine its application potential for electronics.
Overall, it was found that SCOBY promoted higher yields of BC compared to the two isolated bacteria strains. Moreover, the strain SB6A was not able to produce BC in satisfactory amounts. However, no significant differences were found in the structure of BC produced by SCOBY and by the strain SB14. It was also found the functionalized BC, produced by SCOBY, could be used in electronics, although the surface resistivity needed to be improved.
A celulose bacteriana (CB) é um polímero natural que possui características interessantes, tais como afinidade para a água, viscosidade e porosidade. Estas propriedades permitem que seja usada em diversas áreas de interesse, e revelam potencial para novas aplicações. No entanto, a produção de CB encontra algumas limitações devido ao uso de substratos de fermentação dispendiosos, elevada pureza e baixa produtividade. O uso de culturas simbióticas de bactérias e leveduras (SCOBY, Symbiotic Culture Of Bacteria and Yeasts) tem sido apontado como uma forma de ultrapassar estas limitações. O presente trabalho teve como objetivos: i) obtenção de um processo fermentativo de elevado rendimento na produção de CB a partir de SCOBY em chá preto e de bactérias do género Komagataeibacter isoladas de SCOBY – Komagataeibacter sp. SB6A e Komagataeibacter intermedius SB14 – em caldo Hestrin-Schramm (HS); ii) funcionalizar a CB obtida dependendo das suas características. Os caldos de fermentação foram caracterizados por cromatografia líquida de alta precisão (HPLC) para melhor compreensão do processo fermentativo. A CB obtida foi caracterizada por espectroscopia de infravermelhos (FTIR). Por fim, a CB de SCOBY foi funcionalizada e a sua resistividade superficial foi quantificada para determinação do potencial de aplicação eletrónica. Obteve-se maior rendimento em CB através da fermentação com SCOBY do que com as duas bactérias isoladas, sendo que a estirpe SB6A produziu quantidades muito pequenas de CB. No entanto, verificou-se semelhança estrutural entre as CB produzidas por SCOBY e pela estirpe SB14. Verificou-se também que a CB de SCOBY funcionalizada tem potencial de aplicação eletrónica, apesar de ser necessário otimizar a resistividade superficial.
A celulose bacteriana (CB) é um polímero natural que possui características interessantes, tais como afinidade para a água, viscosidade e porosidade. Estas propriedades permitem que seja usada em diversas áreas de interesse, e revelam potencial para novas aplicações. No entanto, a produção de CB encontra algumas limitações devido ao uso de substratos de fermentação dispendiosos, elevada pureza e baixa produtividade. O uso de culturas simbióticas de bactérias e leveduras (SCOBY, Symbiotic Culture Of Bacteria and Yeasts) tem sido apontado como uma forma de ultrapassar estas limitações. O presente trabalho teve como objetivos: i) obtenção de um processo fermentativo de elevado rendimento na produção de CB a partir de SCOBY em chá preto e de bactérias do género Komagataeibacter isoladas de SCOBY – Komagataeibacter sp. SB6A e Komagataeibacter intermedius SB14 – em caldo Hestrin-Schramm (HS); ii) funcionalizar a CB obtida dependendo das suas características. Os caldos de fermentação foram caracterizados por cromatografia líquida de alta precisão (HPLC) para melhor compreensão do processo fermentativo. A CB obtida foi caracterizada por espectroscopia de infravermelhos (FTIR). Por fim, a CB de SCOBY foi funcionalizada e a sua resistividade superficial foi quantificada para determinação do potencial de aplicação eletrónica. Obteve-se maior rendimento em CB através da fermentação com SCOBY do que com as duas bactérias isoladas, sendo que a estirpe SB6A produziu quantidades muito pequenas de CB. No entanto, verificou-se semelhança estrutural entre as CB produzidas por SCOBY e pela estirpe SB14. Verificou-se também que a CB de SCOBY funcionalizada tem potencial de aplicação eletrónica, apesar de ser necessário otimizar a resistividade superficial.
Description
Mestrado de dupla diplomação com a Saint-Petersburg State Institute of Technology
Keywords
Microbial symbiosis Fermentation Functionalization Biopolimers Fermented tea broth