From a Pollutant Byproduct to a Feed Ingredient

The hypothesis to be tested in this chapter is that an industrial byproduct may undergo a biological treatment yielding biological treatment yielding a product with application. The objective of this chapter was to describe a study on the transformation of a fish processing wastewater into a product with potential of use in animal rearing.Cap. 23

Biomassa bacteriana como aditivo de ração de aves e peixes

Rubrivivax gelatinosus é uma bactéria fototrófica natural de ambientes aquáticos que apresenta a capacidade de crescer em substratos contendo diversos compostos orgânicos. Neste trabalho, a biomassa da bactéria, produzida em águas residuárias provenientes de abate e processamento de pescado, foi caracterizada em relação a cor, composição centesimal, composição microbiológica e conteúdo de pigmentos carotenóides e aminoácidos, visando avaliar seu potencial como ingrediente para ração animal. Os resultados encontrados apontaram valores médios de 57% de proteína bruta, 23% de extrativo não nitrogenado e contaminantes, 11% de extrato etéreo, 5% de umidade e 4% de matéria mineral. Vários aminoácidos considerados essenciais para diversas espécies animais foram detectados no produto, tais como metionina (0,66g/100g), lisina (4,52g/100g), fenilalanina (3,43g/100g) e valina (4,39g/100g). Os resultados das análises microbiológicas indicaram contagens médias de 5,3 x 106 UFC/g para bactérias mesófilas aeróbias e facultativas viáveis, 20,27 NMP/g para coliformes a 35°C, <1,0 NMP/g para coliformes a 45°C e 1,2 x 103 UFC/g para bolores e leveduras. Não foram encontrados Aeromonas spp., Salmonella spp. e estafilococos coagulase positivo. O resultado da análise objetiva da cor da biomassa indicou valores médios de 25,48 para tonalidade, 14,22 para saturação da cor e 22,42 para luminosidade. A concentração média de carotenóides foi de 3,03 mg/g de biomassa. A determinação da composição e das características sensoriais da biomassa de Rubrivivax gelatinosus indicaram baixo nível de contaminação microbiana e alto potencial nutricional e pigmentante, apontando positivamente para sua utilização como ingrediente de rações na criação de animaisRubrivivax gelatinosus is a photoautotrophic bacterium that inhabits aquatic environment in which it uses different organic substrates for growth. In this work, the biomass of the bacterium, grown in effluent from fish slaughter and processing industry was characterized for color, proximate composition, microbiological composition, carotenoids and amino acids contents, with the aim of evaluating its potential as a feed ingredient. Mean results showed 57% crude protein, 23% non nitrogen extract and contaminants, 11% ether extract, 5% moisture and 4% ashes. Many amino acids considered essential for different animal species were present in the product, like metionine (0.66g/100g), lysine (4.52g/100g), phenylalanine (3.43g/100g) and valine (4.39g/100g). Microbial analysis showed mean counts of 5.3 x 106 UFC/g for mesophilic bacteria, 20.27 NMP/g for coliforms at 35°C, <1.0 NMP/g for coliforms at 45°C and 1.2 x 103 UFC/g for yeasts and moulds. Aeromonas spp., Salmonella spp. and positive coagulase staphylococci were not detected in the product. Results from objective color evaluation showed means at 25.48 for hue, 14.22 for chroma and 22.42 for lightness. Mean carotenoids concentration detected was 3.03 mg/g biomass. The determination of composition and sensorial characteristics of Rubrivivax gelatinosus biomass indicated low contamination level and high nutritional and pigmenting potential, pointing out for a positive use of the product as an ingredient for animal feed

De um subproduto industrial para um produto destinado à alimentação animal: produção de biomassa bacteriana

A grande diversidade das atividades industriais ocasiona durante o processo produtivo a geração de resíduos sólidos, líquidos e gasosos, que podem poluir e/ou contaminar o solo, a água e o ar. Embora existam regulamentos para o descarte desses resíduos, a inobservância às regras, a ineficiência dos tratamentos despoluentes e a inoperância de órgãos fiscalizadores permitem que, ainda hoje, sejam lançados ao ambiente grandes cargas de poluentes. Isso se aplica às indústrias de alimentos de origem animal. Felizmente, a visão dos empresários do setor vem mudando, na medida em que a imagem de uma empresa que conta com produtos e processos ambientalmente responsáveis representa parte das estratégias competitivas atuais. O objetivo deste trabalho foi demonstrar como um efluente industrial pode ser transformado em matéria prima para a obtenção de um produto com valor comercial, utilizando tecnologias reconhecidas pela indústria e a atividade microbiana. O efluente foi obtido em indústria de abate e processamento de tilápias, apresentado (valores médios) pH = 9,4, DQO = 1.127 mg/L, óleos e graxas = 1.166 mg/L, nitrogênio total = 813 mg/L, coliformes a 30–35o C = 1,0x105 NMP/mL, coliformes a 45o C = 0,41 NMP/mL, bolores e leveduras = 4,6x103 UFC/mL e, ocasionalmente, contendo Salmonella sp e Aeromonas sp. Os tratamentos físicos aplicados ao efluente incluíram gradeamento, filtração (50µm) e pasteurização (65o C/30 min). O cultivo de Rubrivivax gelatinosus foi realizado sob anaerobiose em reatores de vidro durante 7 dias, em temperatura ambiente (30±5o C) e 2.000±500 lux. A recuperação da biomassa foi feita por filtração tangencial (0,2 µm; 1,5 bar), centrifugação (3.400 g/30 min; 5o C) e liofilização (-40o C) e a pulverização foi realizada manualmente. A produção de massa celular atingiu 0,18 g/L, com produtividade de 0,0634 g/L.dia. O processo promoveu redução de 52% na DQO, 48% em óleos e graxas e 22% no nitrogênio total, gerando um resíduo com pH 7,9, livre de bactérias patogênicas e, portanto, apto ao descarte. O produto obtido apresentou cor vermelho escuro (L = 22,42; C = 14,22; h = 25,48), 4,55% de umidade, 57,39% de proteína, 11,08% de extrato etéreo, 4,05% de matéria mineral, 3,03 mg/g de oxicarotenóides, 20,27 NMP/g de coliformes a 30–35o C, <1,0 NMP/g de coliformes a 45o C, 1,2x103 UFC/g de bolores e leveduras e ausência de microrganismos patogênicos. Essas características apontam para um potencial pigmentante e nutricional positivo no produto, que pode encontrar aplicação na produção animal, com segurança microbiológica. Dessa forma, fecha-se um ciclo autosustentável que pode ser adotado na própria fonte geradora do resíduo industrial, permitindo a reversão de gastos com tratamento despoluente em receitas advindas da comercialização de um novo produto

Comparison between freeze and spray drying to obtain powder Rubrivivax gelatinosus biomass Comparação entre a secagem por liofilização e atomização para produção de biomassa bacteriana

The use of colorants in products of animal origin is justified by the improvement in the color of foods since this attribute is considered a quality criterion. These additives can be produced using industrial effluents as substrates and appropriate organisms, such as Rubrivivax gelatinosus. Oxycarotenoids represent a class of carotenes responsible for the pigmentation of animals and vegetables. R. gelatinosus grows in fish industry effluent with the resulting production of a bacterial biomass containing oxycarotenoids. The purpose of this study was to compare the use of two drying processes - spray and freeze drying - to obtain powder biomass in terms of the process parameters (yield, productivity, and product recovery) and the product characteristics (color, proximate composition, and oxycarotenoids). No difference was detected in the yield between these techniques, while productivity was higher using spray drying. Higher product recovery and moisture were achieved with freeze drying, while ash was higher with spray drying. The freeze dried biomass was redder, darker and less saturated than the spray dried biomass. No difference in oxycarotenoids was detected between the biomasses. Although it results in lower recovery rate, spray drying was faster and more productive, and it provided the same yield as freeze drying, which makes it the method of choice for obtaining R. gelatinosus biomass.<br>O uso de corantes em produtos de origem animal justifica-se pela melhora na cor dos alimentos, uma vez que este atributo é considerado um critério de qualidade. Estes aditivos podem ser produzidos utilizando efluentes industriais como substratos e organismos adequados, como Rubrivivax gelatinosus. Oxicarotenóides representam uma classe de carotenos, responsáveis pela coloração de animais e vegetais. R. gelatinosus cresce em efluente de indústria de pescado produzindo biomassa contendo oxicarotenóides. O objetivo deste experimento foi comparar duas metodologias para obter a biomassa seca - atomização e liofilização - em relação aos parâmetros do processo (rendimento, produtividade, recuperação) e sobre as características dos produtos (cor, composição centesimal, oxicarotenóides). As técnicas não diferiram quanto ao rendimento, enquanto que a produtividade foi maior para a atomização. A maior recuperação e a maior umidade foram obtidas pela liofilização, enquanto que a concentração de cinzas foi maior com a atomização. A biomassa liofilizada foi mais vermelha, mais escura e de cor menos saturada. Não houve diferença entre os conteúdos de oxicarotenóides. Embora resulte em uma menor recuperação, a atomização foi mais rápida, mais produtiva e apresentou rendimento equivalente à liofilização, o que a torna o método de escolha para a obtenção de biomassa de R. gelatinosus

Secagem de biomassa bacteriana: rendimento, recuperação e produtividade

Os resíduos industriais devem ser tratados adequadamente antes do seu descarte e, em alguns casos, esta prática pode gerar produtos com utilização comercial. Alguns aditivos, por exemplo, podem ser produzidos por biotecnologia, utilizando resíduos industriais como substratos e organismos adequados. A bactéria fototrófica Rubrivivax gelatinosus cresce em efluentes industriais, possui capacidade despoluente e produz, concomitantemente, uma biomassa rica em pigmentos carotenóides, que precisa ser recuperada e seca para permitir sua aplicação em formulações de rações animais. A secagem de produtos para essa finalidade pode ser feita em diferentes tipos de secadores de acordo com as características do produto, do processamento e de fatores de origem econômica. O objetivo deste estudo foi comparar dois métodos de secagem para obter biomassa de R. gelatinosus, liofilização e spray drying (secagem por pulverização), quanto a recuperação, rendimento e produtividade, após o cultivo da bactéria em efluente de indústria de processamento de pescado. O efluente foi previamente filtrado e pasteurizado para, então, ser depositado em biorreatores com capacidade de 100 L e receber o inóculo da bactéria, com posterior incubação a 30±2°C, 1400±200 lux e anaerobiose, durante 7 dias. Foram realizados seis cultivos da bactéria. Após o período de cultivo, a concentração da biomassa foi realizada por microfiltração tangencial e o retentado foi dividido para secagem por liofilização (com centrifugação prévia) e atomização. O rendimento dos processos foi determinado pela relação entre as concentrações de sólidos totais no retentado proveniente da microfiltração e nos produtos finais. A recuperação das biomassas foi determinada pela pesagem dos produtos obtidos após a secagem por ambas as técnicas. A produtividade foi determinada pela relação entre a quantidade de biomassa recuperada e o tempo de processamento. As técnicas não diferiram quanto ao rendimento (P = 0,3634), enquanto que a produtividade foi maior para a atomização (P < 0,0001) e a recuperação do produto foi maior pela liofilização (P = 0,004). O menor valor da recuperação do produto por spray drying ocorreu devido ao fenômeno de aderência das partículas finas às paredes internas do sistema e a perdas pelo sistema de exaustão. Apesar de resultar em menor recuperação, a secagem por atomização foi mais rápida, mais produtiva e apresentou rendimento equivalente à liofilização, devendo ser, então, a técnica de escolha para a produção da biomassa de R. gelatinosus. Pesquisas estão sendo desenvolvidas para avaliação do uso dessa biomassa bacteriana, liofilizada e atomizada, como ingrediente pigmentante de ração animal.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP