Investigação do processo de fixação biológica de N2 atmosférico na fermentação de fécula de mandioca

Abstract

O polvilho azedo apresenta evidências de aumento no conteúdo de nitrogênio total no substrato na primeira fase da fermentação natural. Tal incremento pode ser originado da fixação biológica de N2 atmosférico através de bactérias de vida livre presentes no sistema fermentativo. Para investigar tal hipótese foram desenvolvidos experimentos em nível de laboratório, os quais foram fundamentados em quatro tipos de procedimentos metodológicos, sendo: (1) experimentos de quantificação de nitrogênio ao longo dos primeiros estádios da fermentação; (2) desenvolvimento de procedimentos de inoculação; (3) verificação de presença do complexo enzimático da nitrogenase via cromatografia gasosa e (4) verificação do fracionamento isotópico15N/14N no substrato via espectrometria de massa. O experimento constituiu na condução do processo fermentativo em escala de laboratório, utilizando-se três tipos de amostras de fécula de mandioca e água potável não clorada. Caracterizou-se, portanto, uma suspensão granular constituída de água sobrenadante e fécula decantada, o que determinou como principal problema o procedimento de amostragem. Dessa forma os experimentos tiveram dois procedimentos de amostragem, quais foram: (a) na fase fécula ao fundo e no líquido sobrenadante após três horas da homogeneização do conteúdo total, ou (b) amostragem na suspensão com grânulos de fécula imediatamente após a homogeneização do conteúdo dessas. Não foi detectado o complexo enzimático nitrogenase durante as primeiras 96 horas da fermentação de fécula de mandioca. Também não foi possível detectar alteração da relação isotópica N15/N14 no substrato, pois, se esta ocorreu, foi muito baixa para que fosse detectada via espectrometria de massa. Após 48 e 72 horas do início da fermentação, houve um aumento do teor de nitrogênio... .

The fermented cassava starch shows evidence of an increase of the total nitrogen content in the substrate. In the first step of the natural fermentation, such increase could be due to biological fixation of atmospheric N2 by free-living bacteria present in the fermentative system. To verify this hypothesis laboratorial experiments were conducted based on four methodologies: (1) nitrogen quantification experiments during the first stages of fermentation; (2) development of inoculation procedures; (3) verification of the presence of the nitrogenase enzymatic complex by gas chromatography; (4) and verification, via mass spectrometry, of the 15N/14N isotopic fractioning in the substrate. The experiment consisted of conducting the fermentative process in the laboratory using three types of cassava starch samples mixed with non-chlorinated drinking water. There was characterized a colloidal suspension with two phases, the upper one consisting of the supernatant water and the lower one the decanted starch, what determined the main problem for the sampling procedure. The samples, therefore, were obtained by two ways: collecting the lower starch phase and the supernatant phase three hours after homogenization, and collecting the suspension immediately after homogenizing the experimental units. Three types of experimental units were used, varying according to the area of contact of atmospheric air with the supernatant water. There were no evidences of the presence of the nitrogenase enzymatic complex during the first 96 hours of cassava starch fermentation. It was detected that the concentration of nitrogen (<0,1%) in the cassava flour and in the fermenting substrate was not sufficient for a mass spectrometry detection of the N15/N14 isotopic relation. After 48 and 72 hours of the beginning of the fermentation there was a raise in the levels of nitrogen in the... (Complet abstract, click electronic address below).