O pinhão é a semente comestível da Araucaria angustifolia, sendo consumido no sul e sudeste do Brasil principalmente na sua forma in natura. A falta de diversidade em relação ao seu consumo acarreta a sobra da safra e a sua utilização como ração animal, o que diminui o valor de comercialização do produto, prejudicando os ganhos econômicos do produto. A semente do pinhão é composta de 34% de amido e um conteúdo muito baixo de proteínas e lipídios, o que a torna favorável para a obtenção de amido, aditivo amplamente utilizado pela indústria de alimentos. O objetivo deste trabalho foi caracterizar uma nova fonte de amido a partir de semente de Araucária angustifolia, através de um estudo detalhado da metodologia de extração do amido de pinhão, das características físico-químicas, funcionais e reológicas do grânulo e de sua modificação estrutural. Primeiramente foi determinado um protocolo para a extração do amido e realizado o estudo do efeito do tratamento alcalino (NaOH 0,05 mol.l-1 e NaOH 0,1 mol.l-1), em relação ao tratamento com água, na estrutura dos grânulos do amido extraídos. Para tanto foram feitas análises de fluorescência intrínseca, microscopia eletrônica de varredura e de força atômica e difractometria de raios X. A estrutura granular do amido de pinhão foi alterada significativamente quando as soluções alcalinas foram utilizadas durante a extração. O amido de pinhão apresentou estrutura do tipo C. Foram determinadas as características do grânulo de amido nativo, através de análises físico-químicas, MEV, microscopia ótica e sinerese, onde se verificou que o diâmetro médio dos grânulos de amido varia de 7 a 20 μm e as formas geométricas variam entre a oval, a elipsóide truncada e a hemisférica. O amido de pinhão mostrou-se menos propenso à retogradação, comparado ao amido de milho. Foram elaboradas as isotermas de adsorção do amido nativo às temperaturas de 10°, 20°, 30° e 40°C a partir do ajuste dos dados experimentais a diversos modelos de sorção, sendo os modelos de Peleg, seguidos pelos de Chung-Pfost e GAB os que tiveram os maiores coeficientes de correlação. A partir do modelo de GAB foram calculados os valores de umidade de monocamada, entalpia e entropia diferenciais de sorção. Foi realizado também um planejamento experimental a fim de estudar a reação de hidrólise do amido, através da influência das variáveis temperatura (30°a 44°C) e concentração de ácido clorídrico (1,2 a 3,2 mol.l-1) no valor de dextrose equivalente (DE) e na capacidade de formação do gel e de sua termorreversibilidade. Foi observado que sob os maiores valores de temperatura e concentração de ácido empregados, o valor de DE foi maior. No tratamento que resultou no maior valor de DE (3,2 mol.l-1 de HCl e 44°C) foi observada a formação de gel termorreversível, o que indicou a potencialidade do amido modificado como substituto de gordura e agente ligante, em alimentos. A funcionalidade do amido de pinhão foi verificada através das análises de formação, fusão e termorreversibilidade do gel, tendência à retrogradação, estabilidade ao congelamento e descongelamento, poder de inchamento, índice de solubilização, MEV, viscosidade de pasta e propriedades térmicas, como temperatura e entalpia de gelatinização. Os resultados indicaram que: somente os amidos modificados apresentam géis termorreversíveis; os amidos de pinhão nativo e modificados possuem menor tendência à retrogradação do que seus similares de milho; a modificação do amido reduziu a tendência à retrogradação das pastas de amido; o amido de pinhão mostrou menor sinerese sob armazenamento à 5°C e após ciclos de congelamento e descongelamento; a temperatura de armazenamento influi significativamente no poder de inchamento (PI) e no índice de solubilização dos amidos de pinhão e milho nativos; os amidos modificados apresentaram menor PI do que os nativos; a viscosidade máxima do amido de pinhão foi maior à encontrada para o amido de milho, sendo ele menos resistente à agitação mecânica à quente (maior breakdown); a hidrólise ácida reduziu drasticamente a viscosidade das pastas formadas; a temperatura de gelatinização do amido de pinhão é de 47,64°C e a entalpia de gelatinização de 15,23 J.g-1; a hidrólise ácida aumentou a temperatura de gelatinização das espécies testadas. / Pinhão is the edible seed of Araucaria angustifolia, being consumed in the south and southeastern Brazil mainly in the natural form. The lack of diversity in relation to its consumption results in plenty of crop and its use as animal feed, which reduces the value of product marketing and affect the economic gains of the product. The pinhão seed is composed of 34% starch and a very low content of proteins and lipids, making it favorable for obtaining starch that is widely used by the food industry. The objective of this study was to characterize a new source of starch from seeds of Araucaria angustifolia, through a detailed study of the method for starch extraction, the physical-chemical, functional and rheological properties of the granules and their structural modification. To do this, a protocol for the starch extraction and a study of the effect of alkaline treatment (NaOH 0.05 mol.l-1 NaOH and 0.1 mol.l-1) compared to water treatment, was first established. Therefore, intrinsic fluorescence analysis, scanning electron and atomic force microscopy and x-ray diffractometry were carried out. The granular structure of pinhão starch was changed significantly when the alkaline solutions were used during extraction. The pinhão starch had a type C structure. The characteristics of native starch granules, through physical and chemical analysis, SEM, optical microscopy and syneresis were determined which found that the average diameter of starch granules varies from 7 to 20 μm and geometric shapes range from oval, the ellipsoid truncated and hemispheric. The pinhão starch was less prone to retrogradation compared to maize starch. The adsorption isotherms of native starch at temperatures of 10 °, 20 °, 30 ° and 40 ° C were drafting from fitting the experimental data to various sorption models. The Peleg model, followed by Chung-Pfost and GAB model had the highest correlation coefficients. From the GAB model were calculated monolayer moisture, enthalpy and entropy differential sorption. It was also carried out an experimental design to study the reaction of starch hydrolysis, through the influence of temperature (30° to 44°C) and hydrochloric acid concentration (1.2 to 3.2 mol.l- 1) on the dextrose equivalent value (DE) and on the ability of the gel formation and its thermoreversibility. It was observed that under the highest values of temperature and concentration of acid, the value of DE was higher. In larger value of DE (3.2 mol l-1 HCl and 44°C) was observed the formation of thermoreversible gel, which indicated the potential of modified starch as a fat substitute and a binder in food. The functionality of the pinhão starch was verified by analyzing the gel formation and fusion, gel thermoreversibility, tendency to retrogradation, stability to freezing and thawing, swelling power, solubility index, SEM, pasting viscosity and thermal properties such as temperature and enthalpy of gelatinization. The results showed that: only the modified starches exhibit thermoreversible gels, the native and modified pinhão starch have less tendency to retrograde than their counterparts in maize, the modification of starch reduced the tendency to retrogradation of starch pastes, the pinhão starch showed lower syneresis under storage at 5°C and after freezing and thawing, storage temperature affects significantly the swelling power (SP) and the solubility index of pinhão and maize native starches, the modified starches had lower SP of the natives, the maximum viscosity of pinhão starch was higher than that found for maize starch, the pinhão starch is less resistant to hot mechanical stirring (greater breakdown) than for maize starch, the acid hydrolysis reduced the viscosity of the pulp formed, the gelatinization temperature of pinhão starch is 47.64°C and its gelatinization enthalpy is 15.23 Jg-1; acid hydrolysis increased the gelatinization temperature of the species tested.

O pinhão é a semente comestível da Araucaria angustifolia, sendo consumido no sul e sudeste do Brasil principalmente na sua forma in natura. A falta de diversidade em relação ao seu consumo acarreta a sobra da safra e a sua utilização como ração animal, o que diminui o valor de comercialização do produto, prejudicando os ganhos econômicos do produto. A semente do pinhão é composta de 34% de amido e um conteúdo muito baixo de proteínas e lipídios, o que a torna favorável para a obtenção de amido, aditivo amplamente utilizado pela indústria de alimentos. O objetivo deste trabalho foi caracterizar uma nova fonte de amido a partir de semente de Araucária angustifolia, através de um estudo detalhado da metodologia de extração do amido de pinhão, das características físico-químicas, funcionais e reológicas do grânulo e de sua modificação estrutural. Primeiramente foi determinado um protocolo para a extração do amido e realizado o estudo do efeito do tratamento alcalino (NaOH 0,05 mol.l-1 e NaOH 0,1 mol.l-1), em relação ao tratamento com água, na estrutura dos grânulos do amido extraídos. Para tanto foram feitas análises de fluorescência intrínseca, microscopia eletrônica de varredura e de força atômica e difractometria de raios X. A estrutura granular do amido de pinhão foi alterada significativamente quando as soluções alcalinas foram utilizadas durante a extração. O amido de pinhão apresentou estrutura do tipo C. Foram determinadas as características do grânulo de amido nativo, através de análises físico-químicas, MEV, microscopia ótica e sinerese, onde se verificou que o diâmetro médio dos grânulos de amido varia de 7 a 20 μm e as formas geométricas variam entre a oval, a elipsóide truncada e a hemisférica. O amido de pinhão mostrou-se menos propenso à retogradação, comparado ao amido de milho. Foram elaboradas as isotermas de adsorção do amido nativo às temperaturas de 10°, 20°, 30° e 40°C a partir do ajuste dos dados experimentais a diversos modelos de sorção, sendo os modelos de Peleg, seguidos pelos de Chung-Pfost e GAB os que tiveram os maiores coeficientes de correlação. A partir do modelo de GAB foram calculados os valores de umidade de monocamada, entalpia e entropia diferenciais de sorção. Foi realizado também um planejamento experimental a fim de estudar a reação de hidrólise do amido, através da influência das variáveis temperatura (30°a 44°C) e concentração de ácido clorídrico (1,2 a 3,2 mol.l-1) no valor de dextrose equivalente (DE) e na capacidade de formação do gel e de sua termorreversibilidade. Foi observado que sob os maiores valores de temperatura e concentração de ácido empregados, o valor de DE foi maior. No tratamento que resultou no maior valor de DE (3,2 mol.l-1 de HCl e 44°C) foi observada a formação de gel termorreversível, o que indicou a potencialidade do amido modificado como substituto de gordura e agente ligante, em alimentos. A funcionalidade do amido de pinhão foi verificada através das análises de formação, fusão e termorreversibilidade do gel, tendência à retrogradação, estabilidade ao congelamento e descongelamento, poder de inchamento, índice de solubilização, MEV, viscosidade de pasta e propriedades térmicas, como temperatura e entalpia de gelatinização. Os resultados indicaram que: somente os amidos modificados apresentam géis termorreversíveis; os amidos de pinhão nativo e modificados possuem menor tendência à retrogradação do que seus similares de milho; a modificação do amido reduziu a tendência à retrogradação das pastas de amido; o amido de pinhão mostrou menor sinerese sob armazenamento à 5°C e após ciclos de congelamento e descongelamento; a temperatura de armazenamento influi significativamente no poder de inchamento (PI) e no índice de solubilização dos amidos de pinhão e milho nativos; os amidos modificados apresentaram menor PI do que os nativos; a viscosidade máxima do amido de pinhão foi maior à encontrada para o amido de milho, sendo ele menos resistente à agitação mecânica à quente (maior breakdown); a hidrólise ácida reduziu drasticamente a viscosidade das pastas formadas; a temperatura de gelatinização do amido de pinhão é de 47,64°C e a entalpia de gelatinização de 15,23 J.g-1; a hidrólise ácida aumentou a temperatura de gelatinização das espécies testadas. / Pinhão is the edible seed of Araucaria angustifolia, being consumed in the south and southeastern Brazil mainly in the natural form. The lack of diversity in relation to its consumption results in plenty of crop and its use as animal feed, which reduces the value of product marketing and affect the economic gains of the product. The pinhão seed is composed of 34% starch and a very low content of proteins and lipids, making it favorable for obtaining starch that is widely used by the food industry. The objective of this study was to characterize a new source of starch from seeds of Araucaria angustifolia, through a detailed study of the method for starch extraction, the physical-chemical, functional and rheological properties of the granules and their structural modification. To do this, a protocol for the starch extraction and a study of the effect of alkaline treatment (NaOH 0.05 mol.l-1 NaOH and 0.1 mol.l-1) compared to water treatment, was first established. Therefore, intrinsic fluorescence analysis, scanning electron and atomic force microscopy and x-ray diffractometry were carried out. The granular structure of pinhão starch was changed significantly when the alkaline solutions were used during extraction. The pinhão starch had a type C structure. The characteristics of native starch granules, through physical and chemical analysis, SEM, optical microscopy and syneresis were determined which found that the average diameter of starch granules varies from 7 to 20 μm and geometric shapes range from oval, the ellipsoid truncated and hemispheric. The pinhão starch was less prone to retrogradation compared to maize starch. The adsorption isotherms of native starch at temperatures of 10 °, 20 °, 30 ° and 40 ° C were drafting from fitting the experimental data to various sorption models. The Peleg model, followed by Chung-Pfost and GAB model had the highest correlation coefficients. From the GAB model were calculated monolayer moisture, enthalpy and entropy differential sorption. It was also carried out an experimental design to study the reaction of starch hydrolysis, through the influence of temperature (30° to 44°C) and hydrochloric acid concentration (1.2 to 3.2 mol.l- 1) on the dextrose equivalent value (DE) and on the ability of the gel formation and its thermoreversibility. It was observed that under the highest values of temperature and concentration of acid, the value of DE was higher. In larger value of DE (3.2 mol l-1 HCl and 44°C) was observed the formation of thermoreversible gel, which indicated the potential of modified starch as a fat substitute and a binder in food. The functionality of the pinhão starch was verified by analyzing the gel formation and fusion, gel thermoreversibility, tendency to retrogradation, stability to freezing and thawing, swelling power, solubility index, SEM, pasting viscosity and thermal properties such as temperature and enthalpy of gelatinization. The results showed that: only the modified starches exhibit thermoreversible gels, the native and modified pinhão starch have less tendency to retrograde than their counterparts in maize, the modification of starch reduced the tendency to retrogradation of starch pastes, the pinhão starch showed lower syneresis under storage at 5°C and after freezing and thawing, storage temperature affects significantly the swelling power (SP) and the solubility index of pinhão and maize native starches, the modified starches had lower SP of the natives, the maximum viscosity of pinhão starch was higher than that found for maize starch, the pinhão starch is less resistant to hot mechanical stirring (greater breakdown) than for maize starch, the acid hydrolysis reduced the viscosity of the pulp formed, the gelatinization temperature of pinhão starch is 47.64°C and its gelatinization enthalpy is 15.23 Jg-1; acid hydrolysis increased the gelatinization temperature of the species tested.

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Carlos Eduardo Vaz Rossell / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T20:59:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dias_MarinaOliveiradeSouza_M.pdf: 13614518 bytes, checksum: 8a7fafce0407822a32d8f9833a1d2d86 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O objetivo desta dissertação é apresentar a descrição e a simulação de processos de produção de etanol a partir do caldo e do bagaço da cana-de-açúcar, visando o levantamento do consumo de energia destes processos. Foram consideradas melhor ias no processo convencional de produção de etanol a partir do caldo, tais como a realização de eficientes tratamento e esterilização do caldo, a condução da fermentação a temperaturas mais baixas (28°C) do que as utilizadas atuamente, o estudo de configuração de destilação duplo efeito e a otimização de processos de desidratação para produção de etanol anidro. O processo de produção de etanol a partir do bagaço da cana-de-açúcar é baseado em um processo de hidrólise do tipo Organosolv com ácido diluído em três etapas: pré-hidrólise da hemicelulose, deslignificação Organosolv e hidrólise da celulose. Considerando-se a utilização de 70 % do bagaço gerado nas moendas como matéria prima do processo de hidrólise estudado, seria possível aumentar a produção de etanol em cerca de 17 %, considerando somente a fermentação das hexoses obtidas a partir da celulose do bagaço. A realização do processo de hidrólise leva a um aumento do consumo de energia do processo, que pode ser compensado pela otimização do processo convencional de produção .de etanol a partir do caldo da cana-de-açúcar, do aproveitamento da palha e de subprodutos do processo de hidrólise como a lignina, e da integração térmica do processo integrado, que utiliza caldo e bagaço como matéria prima para produção de etanol. O equacionamento do consumo energético da produção integrada de etanol a partir da cana-de-açúcar e do bagaço de cana-de-açúcar constitui um obstáculo à viabilização técnica e econômica do processo de hidrólise. Este trabalho visa apresentar então colaborações no sentido de superar este obstáculo, considerando-se a produção de etanol a partir do bagaço de cana-de-açúcar por meio de um processo de hidrólise do tipo Organosolv com ácido diluído / Abstract: The main objective of this dissertation is to present the description and simulation of bioethanol production processes from sugarcane juice and bagasse, considering the evaluation of energy consumption. Some improvements were considered for the conventional bioethanol production process from sugarcane juice, such as efficient juice treatment, sterilization and concentration, lower fermentation temperatures (28°C) than the ones used nowadays in the industry, study of a double effect distillation sys tem and optimization of dehydration processes for anhydrous bioethanol production. The process considered for bioethanol production from sugarcane bagasse is based on an Organosolv process with dilute acid hydrolysis, carried on three non-simultaneous steps: prehydrolysis of hemicellulose, Organosolv delignification and cellulose hydrolysis. The use of 70 % of sugarcane bagasse generated on the mills as raw material for the hydrolysis process allows an increase in bioethanol production of 17 %, considering exclusively the fermentation of the hexose obtained from the cellulose fraction of sugarcane bagasse. An increase on energy consumption is observed when bagasse is used as raw material in the hydrolysis process, but it may become feasible considering the optimization of conventional bioetlJ.anol production process, the use of sugarcane trash and lignin as fuel in boilers and the thermal integration of the integrated process, which uses sugarcane juice and bagasse as raw materiaIs for bioethanol production. Evaluation of the energy consumption of the integrated production of ethanol from sugarcane and sugarcane bagasse constitutes an obstacle for the technical and economical feasibility of the hydrolysis processo This work aims to present contributions to help surpass this obstacle, considering the production of ethanol from sugarcane bagasse using an Organosolv process with dilute acid hydrolysis / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

[pt] A celulose é um biopolímero abundante, renovável e altamente biodegradável com produção no Brasil de aproximadamente 20 milhões de toneladas em 2017. A obtenção de nanocelulose a partir de diversas fontes e sua utilização em uma variedade de aplicações tem sido objeto de uma grande quantidade de pesquisas, visto suas propriedades diferenciadas e possibilidade de modificações, a partir de reações com outras substâncias orgânicas e inorgânicas. Entre as potenciais aplicações que a nanocelulose apresenta está o tratamento de água e efluentes, por processos como separação por membranas, troca iônica e adsorção. O principal processo de obtenção de nano cristais de celulose é a hidrólise ácida da região amorfa, restando em sua maior parte as regiões cristalinas. Os procedimentos mais aplicados para a produção de nano cristais de celulose consistem na reação de material celulósico puro com ácidos fortes com temperatura, agitação e tempo controlados. A nanocelulose cristalina (CNC) foi obtida através de hidrólise ácida com ácido sulfúrico (40 por cento) e então modificada com ácido cítrico (1,2M), CNC-Mod, para posterior caracterização e ensaio de adsorção de cátions metálicos. As amostras produzidas foram caracterizadas por técnicas como MEV-EDS, AFM, DRX, FTIR e TGA. Soluções de nitrato de cobalto (Co(NO3)2), cloreto de sódio (NaCl) e cloreto de mercúrio (HgCl2) foram colocadas em contato com amostras de celulose, CNC e CNC-Mod por um tempo máximo de 3h sendo o sólido e o sobrenadante separados. As amostras sólidas obtidas no processo de adsorção foram então submetidas a análises como DRX, MEV-EDS e TGA. Enquanto os sobrenadantes foram analisados por ICP-OES, os resultados indicam a ocorrência de adsorção para todas as amostras e cátions metálicos. / [en] Cellulose is an abundant, renewable and highly biodegradable biopolymer with production in Brazil of approximately 20 million tons in 2017. Obtaining nano-cellulose from different sources and using it in a variety of applications has been the subject of a great amount of research, given its differentiated properties and the possibility of modifications, based on reactions with other organic and inorganic substances. Among the potential applications that nanocellulose presents is the water and wastewater treatment, by processes such as membrane separation, ion exchange and adsorption. The main process for obtaining cellulose nanocrystals is the acid hydrolysis of the amorphous region, remaining more crystalline regions. The most applied production procedures for cellulose nanocrystals consist of the reaction of pure cellulosic material with strong acids with controlled temperature, stirring and time. The crystalline nano-cellulose (CNC) was obtained through acid hydrolysis with sulfuric acid (40 percent) and then modified with citric acid (1.2M), CNC-Mod, for further characterization and adsorption test of metal cations. The samples produced were characterized by techniques such as STEM-EDS, AFM, XRD, FTIR and TGA. Cobalt nitrate (Co(NO3)2), Sodium chloride (NaCl) and mercury chloride (HgCl2) solutions were placed in contact with cellulose, CNC and CNC-Mod samples for a maximum of 3 hours, then having the solid and supernatant separated. The solid samples obtained in the adsorption process were then subjected to analyzes such as XRD, STEM-EDS and TGA. While the supernatants were analyzed by ICP-OES and the results indicates the occurrence of adsorption for all samples and metallic cations.

Materiais lignocelulósicos, como a palha de cevada, são fontes de baixo custo com potenciais aplicações em bioprocessos. A fração hemicelulósica destes materiais pode ser hidrolisada usando-se ácidos minerais, para a liberação de seu principal açúcar componente, a xilose que é substrato para a bioprodução de xilitol. Já a fração celulósica pode ser deslignificada fazendo uso de álcalis e posteriormente hidrolisada com ácidos minerais para a liberação da glicose. O principal objetivo desta pesquisa foi avaliar economicamente a bioprodução de xilitol a partir da fração hemicelulósica da palha de cevada. A caracterização química da palha de cevada revelou a presença de 38,55% de celulose, 21,41% de hemicelulose e 19,90% de lignina. Após a etapa de caracterização a palha foi hidrolisada utilizando-se ácido sulfúrico para extração da xilose, empregando-se um planejamento fatorial 24-1. As melhores condições de hidrólise foram a uma temperatura de 120ºC, concentração ácida de 2,6%, tempo de reação de 20 minutos e relação sólido: líquido de 1:13,5. Nessas condições obteve-se um rendimento de extração de xilose da ordem de 84,38%. A celolignina resultante desse processo foi submetida a uma nova hidrólise de acordo com planejamento experimental 24-1 sendo que as melhores condições de hidrólise para a máxima eficiência de extração de glicose de 67,96% foi a uma temperatura de 179ºC, concentração ácida de 3%, tempo de reação de 30 minutos e relação sólido: líquido de 1:8. Após a realização das hidrólises, o hidrolisado hemicelulósico foi submetido à destoxificação para eliminação dos compostos inibitórios ao metabolismo microbiano e sua posterior fermentação com a levedura Candida guilliermondii enquanto o hidrolisado celulósico rico em glicose foi utilizado para suplementar o meio de fermentação constituído do hidrolisado hemicelulósico uma vez que a glicose foi um dos parâmetros nutricionais avaliados no planejamento fatorial 26-2 utilizado para as fermentações realizadas em frascos Erlenmeyer. Estes experimentos foram realizados por 72 horas e as melhores condições de cultivo determinadas pelo modelo foram: 3,0 g/L de sulfato de amônio, 1,0 g/L de cloreto de cálcio, 20,0 g/L de solução de extrato farelo de arroz e hidrolisado hemicelulósico contendo o teor de 60 g/L de xilose sendo que a concentração inicial de células em cada frasco foi de 1,0 g/L. Nestas condições obteve-se um consumo de xilose e eficiência de conversão de 96,59 e 59,98%, respectivamente, sendo a produtividade volumétrica de xilitol de 0,48 g/L.h. A fim de avaliar o efeito da disponibilidade de oxigênio sobre a bioconversão de xilose em xilitol foram realizadas fermentações empregando-se as melhores condições de cultivo obtidas em frascos agitados em reator de 1L onde os parâmetros agitação e aeração foram estudados segundo um planejamento fatorial 22. De acordo com os resultados os máximos valores de produção, produtividade volumétrica e fator de conversão de xilose em xilitol foram 51,28 g/L, 0,71 g/L.h e 0,88 g/g, respectivamente, quando a agitação foi de 200 rpm e aeração de 0,9 vvm (KLa≅18h-1) em 72 horas de fermentação. As condições de fermentação estabelecidas durante a utilização de reator de 1 L foram então empregadas para avaliar o processo a partir de um reator de maior capacidade (16 L), utilizando como critério de ampliação o KLa. Os valores de produção, produtividade volumétrica e fator de conversão de xilose em xilitol foram respectivamente 55,63 g/L, 0,77 g/L.h e 0,91 g/g, correspondendo a eficiência de conversão de 99,23%. O caldo fermentado resultante desta fermentação foi submetido à centrifugação e posterior clarificação. Por fim foi realizado um estudo econômico em cada etapa do processo considerando os equipamentos, os meios de cultivo empregados e reagentes, consumo de energia elétrica e água utilizados no processo, bem como a depreciação dos equipamentos. Após este estudo constatou-se que o valor para o xilitol produzido por via biotecnológica a partir do hidrolisado hemicelulósico de palha de cevada é de R$ 1.389,05. / Lignocellulosic materials, such as barley straw, are sources of low cost and with potential applications in bioprocesses. The hemicellulosic fraction of these materials can be hydrolyzed using mineral acids to release xylose, its major sugar component, which is substrate to bioproduction of xylitol. The cellulosic fraction can be delignified using alkalis followed by treatment with mineral acids to release glucose. The main objective of this research was to evaluate the economic bioproduction of xylitol from hemicellulosic fraction of barley straw. Chemical characterization of barley straw revealed the presence of 38.55% cellulose, 21.41% hemicellulose and 19.90% lignin. After the characterization stage, the barley straw was hydrolyzed with sulphuric acid for the extraction of xylose using a 24-1 factorial design. The optimum condition was temperature 120ºC, acid concentration 2.6%, reaction time 20 min and solid:liquid ratio 1:13.5. Under this condition the xylose extraction yield was about 84.38%. The celolignin was then submitted to a new hydrolyze according to a 24-1 factorial design and the best condition for maximum glucose extraction yield (67.96%) was temperature 179ºC, acid concentration 3%, reaction time 30 min and solid:liquid ratio 1:8. After hydrolysis, the hemicellulosic hydrolysate was submitted to a detoxification step to eliminate the compounds inhibitory to the microbial metabolism and fermentation with the yeast Candida guilliermondii while the cellulosic hydrolysate, rich in glucose, was used to supplement the fermentation medium consisting of the hemicellulosic hydrolysate as glucose was one of the nutritional parameters evaluated in the factorial design 26-2 employed to the fermentations carried out in Erlenmeyer flasks. These experiments were conducted for 72 h and the best culture conditions determined by the model were: 3.0 g/L ammonium sulfate, 1.0 g/L calcium chloride, 20.0 g/L solution of rice straw and hemicellulosic hydrolysate containing 60 g/L xylose. The initial cell concentration in each flask was 1.0 g/L. Under this condition the xylose consumption and conversion efficiency was 96.59 and 59.98%, respectively. The volumetric productivity of xylitol was 0.48 g/L.h. To evaluate the effect of oxygen availability on the bioconversion of xylose into xylitol It was realized fermentations employing the best culture conditions obtaining under agitation in 1L reaction where the parameters agitation and aeration were studied using a 22 factorial design. According to the results the maximum values of production, volumetric productivity and the factor of xylose concentration into xylitol were 51,28 g/L, 0.71 g/L.h and 0.88 g/g, respectively, when the agitation was 200 rpm and aeration 0.9 vvm (KLa≅18h-1) in 72 h fermentation. The fermentation conditions established during the utilization of 1 L reactor were then employed to evaluate the process from a reactor of higher capacity (16 L), and KLa was use as criteria to scale up. Production, volumetric productivity and the factor of xylose conversion into xylitol were 55.63 g/L, 0.77 g/L.h and 0.91 g/g, respectively, corresponding to a conversion efficiency of 99.23%. The fermented broth obtained from this fermentation was centrifuged and clarified. An economic study was realized for each stage of the process, considering equipment, reagents of the culture media, electric energy consumption and water utilized in the process, as well as equipment. It was found that the value of biotechnological produced xylitol from hemicellulosic hydrolysate of barley straw is R$ 1.389.05.

Magister Pharmaceuticae - MPharm / Sutherlandia frutescens (tribe Galegeae, Fabaceae), is a popular medicinal plant traditionally used in South Africa. In 2000, a company called Phyto Nova (Pty) Ltd. initiated large-scale cultivation and contract manufacturing of tablets, made from the powdered herb (i.e. thin stems and leaves). Most of these commercial Sutherlandia solid dosage forms are made from the dried leaf powder but recently a new product, viz. Promune™ capsules, made from a freeze-dried aqueous extract, came on the market and was claimed to be “better” as it mimics the traditional tea. However, the pharmaceutical quality and stability of these preparations have not yet been investigated. The objectives of this study were firstly, to develop a validated stability-indicating HPLC assay for sutherlandioside B (SU-B); secondly, to compare the SU-B levels in the two commercially available Sutherlandia products viz, the Phyto Nova Sutherlandia SU1™ tablet and the Promune™ capsule, and, thirdly, to determine the effect of elevated temperature and humidity as well as acid hydrolysis on the SU-B levels in these two products. / South Africa

<p>Sutherlandia frutescens (tribe Galegeae, Fabaceae), is a popular medicinal plant traditionally used in South Africa. In 2000, a company called Phyto Nova (Pty) Ltd. initiated large-scale cultivation and contract manufacturing of tablets, made from the powdered herb (i.e. thin stems and leaves). Most of these commercial Sutherlandia solid dosage forms are made from the dried leaf powder but recently a new product, viz. Promune&trade / capsules, made from a freeze-dried aqueous extract, came on the market and was claimed to be &ldquo / better&rdquo / as it mimics the traditional tea. However, the pharmaceutical quality and stability of these preparations have not yet been investigated. The objectives of this study were firstly, to develop a validated stability-indicating HPLC assay for sutherlandioside B (SU-B) / secondly, to compare the SU-B levels in the two commercially available Sutherlandia products viz, the Phyto Nova Sutherlandia SU1&trade / tablet and the Promune&trade / capsule, and, thirdly, to determine the effect of elevated temperature and humidity as well as acid hydrolysis on the SU-B levels in these two products.</p>

A significant focus of nucleic acids research is on the reactivity of electrophilic species with DNA to form addition products (adducts). Phenols are known to be able to form adducts at the C8 site of deoxyguanosine (dG). This dissertation studies the oxygen (O)-linked class of phenolic dG adducts for their hydrolytic stability as well as their structural impact on the DNA duplex. To determine the effect of C8 O-linked phenolic dG adducts on glycosidic bond stability spectrophotometric determination of hydrolysis kinetics was performed. The kinetics establish the adducts to be less stable than native dG in acid, but surprisingly stable under physiological conditions. Then to assess the modified duplex structure, a C8 O-linked phenolic dG adduct was incorporated into a DNA duplex. Thermal melting analysis establish the adduct as having a destabilizing effect on the regularly paired duplex and the conformational analysis suggests the phenolic lesion to be weakly mutagenic. / NSERC

<p>Sutherlandia frutescens (tribe Galegeae, Fabaceae), is a popular medicinal plant traditionally used in South Africa. In 2000, a company called Phyto Nova (Pty) Ltd. initiated large-scale cultivation and contract manufacturing of tablets, made from the powdered herb (i.e. thin stems and leaves). Most of these commercial Sutherlandia solid dosage forms are made from the dried leaf powder but recently a new product, viz. Promune&trade / capsules, made from a freeze-dried aqueous extract, came on the market and was claimed to be &ldquo / better&rdquo / as it mimics the traditional tea. However, the pharmaceutical quality and stability of these preparations have not yet been investigated. The objectives of this study were firstly, to develop a validated stability-indicating HPLC assay for sutherlandioside B (SU-B) / secondly, to compare the SU-B levels in the two commercially available Sutherlandia products viz, the Phyto Nova Sutherlandia SU1&trade / tablet and the Promune&trade / capsule, and, thirdly, to determine the effect of elevated temperature and humidity as well as acid hydrolysis on the SU-B levels in these two products.</p>

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-21Bitstream added on 2014-06-13T20:12:59Z : No. of bitstreams: 1 villavelez_ha_me_sjrp.pdf: 807308 bytes, checksum: 262020576b600a66d35be63d82b014a7 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A banana é a fruta com maior produção mundial, sendo plantada em quase todos os continentes. Devido à grande oferta de banana no mercado, é notável a existência de problemas com a geração de resíduos causados por desperdícios (fruta sobremadura) e material celulósico gerado no cultivar. O presente trabalho tem como objetivo principal a aplicação do processo de secagem para resíduos do cultivar da banana nanica (Mussa spp. Haploide AAB ), visando seu possível aproveitamento na indústria. Resíduos de banana tipo nanica (casca, pedicelo, pedúnculo) e polpa foram caracterizados quimicamente, encontrando valores de cinza, umidade, matéria seca, proteína, lipídeos e carboidratos totais muito próximos à literatura. A relação entre o conteúdo de umidade e a atividade de água proporciona informações uteis para a armazenagem e processamento destes resíduos. Na pesquisa foram determinadas isotermas de desorção para casca, pedicelo e polpa de banana a seis temperaturas (20, 30, 40, 50, 60 e 70°C), na faixa de conteúdo de umidade entre 0,001-6,360 kg·kg -1 e atividades de água entre 0,02-0,907. O modelo teórico de GAB foi empregado para a modelagem das isotermas de desorção. Foi proposta a segunda derivada da solução analítica da equação de Clausius-Clapeyron para calcular o calor isostérico de sorção, a entropia diferencial e, a energia livre de Gibbs, através do modelo de GAB quando o efeito da temperatura em equilíbrio higroscópico é considerado. Experimentos de secagem para casca de banana foram realizados em um secador de leito fixo, a três diferentes velocidades de ar (2.5, 1.5 e 1.0 m·s -1 ), e quatro temperaturas (40, 50, 60 e 70°C). Os modelos de Peleg, Lewis, Henderson-Pabis e difusivo, foram empregados na modelagem das curvas de secagem. Na análise gráfica, encontrou-se que a velocidade de ar não influência no tempo final secagem... / Banana is the most produced fruit in the world, being planted in every continent. Due to the large supply bananas in the market, the existence of problems with waste generation caused for overripe fruit and cellulosic material is noteworthy. The objective of this paper is the drying process implementation for banana waste, variety nanica (Mussa spp. Haploid AAB), for a possible application in the industry. Waste (peel, pedicel and peduncle) and pulp of banana nanica were characterized chemically, where values of ash, protein, fat, carbohydrates, and water were quantified, showing similar results with literature. The relationship between moisture content and water activity provides useful information for processing and storage of banana waste. The desorption isotherms of peel, pedicel and pulp of overripe bananas were determined at six different temperatures (20, 30, 40, 50, 60 and 70ºC) over wide ranges of moisture content (0,001–6,360 kg kg-1 d.b.) and water activity (0,02– 0,907). The theoretical model of GAB was used for modeling the desorption isotherms. An analytical solution of the Clausius-Clapeyron equation was proposed to compute the isosteric heat of sorption, the differential entropy, and the Gibbs’ free energy, by means of the GAB model when the effect of temperature on hygroscopic equilibrium is considered. Drying kinetics for peel banana in convective hot air forced equipment were determined, at three air velocities (2.5, 1.5 and 1.0 m·s -1 ), and four temperatures (40, 50, 60 and 70 ° C). The models of Peleg, Lewis, Henderson-Pabis, and diffusive were used to the modeling of drying curves. In the graphical analysis, for all experiments, air velocity does not influence in the final time of drying, showed a decreasing rate period of drying. Finally, acid hydrolysis of dry peel banana was performed by using a central composite design experimental with three... (Complete abstract click electronic access below)