A aplicabilidade do processo de produção de microrganismos fotossintetizantes depende da obtenção de altas concentrações de biomassa e para isso seria interessante o emprego de fotobiorreatores tubulares. Eles permitem redução da área de cultivo e menor perda de CO2 e nitrogênio amoniacal por volatilização. Em uma primeira etapa deste trabalho, Arthrospira platensis foi cultivada por processo contínuo, avaliando-se diferentes valores de vazão específica de alimentação (D = 0,2 a 1,0 dia-1) e diferentes intensidades luminosas (I = 60 e 120 µmol fótons.m-2.s-1). Verificou-se que 120 µmol fótons.m-2.s-1 associada a D igual a 0,2 dia-1 resultou em maior valor de concentração celular em regime permanente (XP = 2446 ± 74 mg.L-1.d-1), mas o mesmo I associado a maior valor de D (0,6 dia-1) levou ao melhor valor de produtividade em células (PX = 938,73 mg.L-1.d-1). Foi possível a obtenção do regime permanente em quase todos os ensaios, o que indica que o cultivo contínuo de A. platensis em fotobiorreator tubular, usando uréia como fonte de nitrogênio, pode levar a resultados satisfatórios. Considerando a preocupação em relação à substituição de combustíveis fósseis por biocombustíveis, é iminente o crescente aumento da produção de etanol ainda nos próximos anos, e esse trabalho propõe o uso do CO2 liberado pela fermentação alcoólica na produção de microrganismos fotossintetizantes como A. platensis. Para isso, em uma segunda etapa, A. platensis foi cultivada por processo contínuo, com I igual a 120 µmol fótons.m-2.s-1, empregando uréia e CO2 proveniente de fermentação alcoólica para manutenção de pH e reposição da fonte de carbono. O uso desse CO2, sem tratamento prévio, associado a D igual a 0,6 dia-1 e concentração de uréia de 3,2 mM no meio de alimentação, permitiu a obtenção de PX igual a 839 ± 25 mg.L-1.d-1, o que está próximo de 938 ± 30mg.L-1.d-1, obtido com CO2 puro de cilindro. Estes resultados mostram que o uso de CO2 de fermentação alcoólica, associado a uréia, é adequado para cultivo contínuo de biomassa fotossintetizante de potencial interesse na área farmacêutica, alimentícia e de cosméticos, promovendo não só a redução no custo de produção mas também outros benefícios relacionados a questões ambientais e sociais. / Appropriately designed tubular photobioreactors seem to be suitable for photosynthetic biomass production. It can reduce the cultivation area and provide lower loss of CO2 and ammoniacal nitrogen by volatilization. In a first step of this study, Arthrospira platensis was cultivated by continuous process, testing different values of dilution rate (D = 0.2 to 1.0 d-1) and light intensities (I = 60 and 120 µmol photons.m-2.s-1). The results of these runs showed that the maximum steady-state cell concentration (XS = 2446 ± 74 mg.L-1.d-1) was achieved at 120 µmol photons.m-2.s-1 and D of 0.2 d-1, but the same light intensity associated to higher dilution rate (0.6 d-1) provided the highest cell productivity (PX = 938 ± 30 mg.L-1.d-1), a value appreciably higher than that reported in other studies. Besides, steady-state conditions were achieved in most of the runs indicating that A. platensis continuous cultivation in the tubular photobioreactor, using urea as nitrogen source, can be performed effectively, thus appearing an interesting alternative for the large scale fixation of carbon dioxide to mitigate the green house effect. Taking into account the concern about the substitution of fossil fuel with biofuels, its evident that the ethanol production is going to increase even more in the next years, and this study propose the use of the CO2 released by the alcoholic fermentation for the production of photosynthetic microorganism such as A. platensis. For this purpose, in a second step, cultivations of A. platensis were carried out with 120 µmol photons.m-2.s-1 by continuous process, using urea and CO2 from Alcoholic fermentation for pH maintenance and carbon source replacement. The use of this CO2, without any treatment, associated with a D of 0.6 d-1 and feed urea concentration of 3.2 mM provide us a PX of 839 ± 25 mg.L-1.d-1, which is slightly lower than 938 ±30 mg.L-1.d-1, obtained with pure CO2 from cylinder. Our results showed that the use of CO2 from alcoholic fermentation, associated with urea, is suitable for the continuous cultivation cyanobacterial biomass, providing not only the production cost reduction but also other benefits related to environmental and social issues.

A contaminação bacteriana por espécies dos gêneros Lactobacillus, Bacillus e Leuconostoc entre outras bactérias lácticas é um dos principais fatores que afetam o rendimento da fermentação alcoólica. A formação de biofilmes acaba protegendo as bactérias e é uma fonte permanente de contaminação. Objetivando caracterizar tais contaminações em (1) biofilmes de centrífuga, dorna, trocador de calor e tubulação de água e (2) melaço, mosto, levedo, levedo tratado (com H2SO4) e vinho, amostras foram coletadas em diferentes períodos de um sistema fermentativo de alto teor alcoólico (16%). As enzimas de restrição AluI, BstUI, HaeIII, HinfI, MseI e MspI utilizadas nas análises de T-RFLP foram definidas por análises in silico com sequências do gene 16S rRNA de contaminantes freqüentes. Essas enzimas geram uma maior quantidade de T-RFs únicos entre 30 e 650 pb. Os DNAs extraídos das amostras foram submetidos às análises de T-RFLP para obtenção do perfil molecular das comunidades microbianas dos pontos de coleta. Os índices de diversidade de Shannon foram calculados com base no número dos T-RFs. Foram realizadas as análises dos componentes principais (PCA) e a inferência filogenética dos contaminantes com base nos perfis dos T-RFs. A quantificação dos principais táxons contaminantes foi feita por qPCR utilizando primers específicos delineados neste estudo e considerando a média de cópias do gene 16S rRNA presentes no genoma de cada táxon bacteriano. Na primeira coleta o biofilme de água apresentou maior índice de diversidade microbiana e na segunda, melaço e mosto. PCA sugere que os biofilmes (e não as fontes externas) são os principais contaminantes desse processo fermentativo devido as suas semelhanças com a composição das outras comunidades analisadas. Espécies de Lactobacillus e Bacillus predominaram entre as amostras da primeira coleta. Halomonas, Streptococcus, Lactococcus e Pseudomonas foram detectados em amostras de biofilme e em amostras líquidas, sendo os principais contaminantes provindos de biofilme no momento da primeira coleta. Na segunda coleta Bacillus foi o principal contaminante e novamente gêneros produtores de ácido lático como Streptococcus, Lactobacillus e Staphylococcus foram os mais freqüentes. Os resultados concordam com o reportado na literatura sobre sistemas fermentativos convencionais. Apenas os primers desenhados para amplificação do gene 16S rRNA de Burkholderia, Pseudomonas e Weissella apresentaram especificidade em testes com isolados. Halomonas sp. foi encontrada em biofilme de dorna através do sequenciamento utilizando primers para esse gênero. Halomonas pode produzir levânio podendo haver o consumo da sacarose disponível para fermentação. Biofilme da centrífuga teve a maior quantidade de micro-organismos nos dois momentos de coleta (1,93E+06 UFC.mg-1 e 2,14E+07 UFC.mg-1, respectivamente) assim como as amostra de levedo entre as amostras líquidas (1,03E+08 UFC.ml-1 e 2,96E+06 UFC.ml-1, na primeira e segunda coleta, respectivamente), indicando níveis consideráveis de contaminantes. Burkholderia e Pseudomonas foram os mais abundantes entre as amostras de biofilmes da primeira e segunda coleta. Nas amostras líquidas Burkholderia apresentou-se em maior quantidade na maioria das amostras da primeira coleta; enquanto Pseudomonas e Weissella em geral predominaram equivalentemente entre as amostras da segunda coleta / Bacterial contamination by Lactobacillus, Bacillus and Leuconostoc and other lactic acid bacteria is one of the main factors that affects the yield in alcoholic fermentation process. Biofilm formation protects the bacteria community and it is a permanent source of contamination. For characterization of these contaminations in (1) biofilms from centrifuge, tank fermentation, heat exchanger and water pipe and (2) molasses, must, yeast, yeast treated (with H2SO4) and wine, samples were taken at two different periods from fermentation system characterized by high alcohol yields (16%). Restriction enzymes AluI, BstUI, HaeIII, HinfI, MseI and MspI used in T-RFLP analysis were defined by 16S rRNA gene sequences analysis in silico from common contaminants. These enzymes generate high number of unique T-RFs between 30 and 650 bp. DNA from samples were used as template in T-RFLP reactions in order to obtain molecular profiles of microbial communities present at each sample. Shannon diversity index was calculated based on T-RFs numbers. Principal component analysis (PCA) and phylogenetic inference of contaminants were performed based on T-RFs profiles. The main contaminant bacterial taxa were quantified by qPCR using specific primers designed in this study and considering the average of 16S rRNA gene copies previously counted into the genome of each bacterial taxon. Water pipe biofilm showed the highest rate of bacterial diversity in the samples collected in the first sampling period. For the samples collected in the second sampling, the highest rate of bacterial diversity was revealed for molasses and must. PCA suggested that biofilms (but not external sources) are the main contaminants in the studied fermentation process. It is probably due their similarities with the composition of other analyzed communities. Lactobacillus and Bacillus species predominated in first sampling period. Halomonas, Streptococcus, Lactococcus and Pseudomonas were detected in biofilm and liquid samples. They were the main contaminants from biofilm at this time of sampling. In the second sampling period, Bacillus was the most common genera and other lactic acid bacteria such Streptococcus, Staphylococcus and Lactobacillus were also the most frequent contaminants. These results agree with other reported in the literature about conventional fermentation systems. Only the primers designed in this study to amplify the 16S rRNA gene of Burkholderia, Pseudomonas and Weissella showed specificity in tests with bacterial strains. Halomonas sp. was revealed in biofilms from tank fermentation by DNA sequencing using designed primers for genera. Halomonas can produce levan and may consume sucrose available for generation of alcohol. Centrifugal biofilm had the highest amount of bacteria in both sampling periods (1.93E+06 CFU.mg-1 and 2.14E+07 CFU.mg-1, respectively). In liquid samples, yeast had the highest amount of bacteria in both sampling periods (1.03E+08 CFU.ml-1 and 2.96E+06 CFU.ml-1, respectively); it shows significant levels of contaminants. Burkholderia and Pseudomonas were more abundant among biofilm samples of all samplings. Burkholderia was present in high quantities in the majority of liquid samples taken during the first sampling period; Pseudomonas and Weissella equivalently predominated among samples taken during the second sampling period

<p>Proizvodnja bioetanola iz među- i nusproizvoda procesa<br />prerade &scaron;ećerne repe, može imati pozitivan uticaj na<br />regionalnu ekomomiju i socio-ekonomski razvoj u zemljama<br />sa razvijenom industrijom konzumnog &scaron;ećera, kao &scaron;to je<br />Srbija. Kao proizvodni mikroorganizam u proizvodnji<br />etanola u najvećoj meri se koristi kvasac Saccharomyces<br />cerevisiae. Primena imobilisanih ćelija kvasca u fermentaciji<br />podloga sa visokom sadržajem &scaron;ećera (iznad 250 g/l), tzv.<br />VHG fermentacija, je često izučavana sa ciljem povećanja<br />efikasnosti proizvodnje etanola. U ovom radu su ćelije S.<br />cerevisiae imobilisane na različitim novim nosačima:<br />presovanim rezancima &scaron;ećerne repe (PR&Scaron;R), suvim<br />rezancima &scaron;ećerne repe (SR&Scaron;R), parenhimskom tkivu stabla<br />kukuruza (PTSK) u obliku diska, na kombinovanim<br />nosačima od PTSK u obliku diska obloženog Ca-alginatom(K1) i ispunjenog Ca-aglinatom (K2), na kuglicama Caalginata(AB) kao i na kombinovanim kuglicama od Caalginata i mliva PTSK (ABC). Imobilisane ćelije kvasca su primenjene za fermentaciju melase i gustog soka &scaron;ećerne repe sa krajnjim ciljem da se racionalnim kori&scaron;ćenjem</p><p>među- i nusproizoda procesa prerade &scaron;ećerne repe postigne<br />efikasna proizvodnja etanola uz smanjene tro&scaron;kove<br />proizvodnje kao, i uz smanjenje emisije otpadnih tokova.<br />U radu je ustanovljeno da su PR&Scaron;R, SR&Scaron;R i PTSK efikasni<br />nosači za imobilizaciju ćelija kvasca zahvaljujući prisustvu<br />pozitivno naelektrisanih funkcionalnih grupa, visokoj<br />poroznosti, hidrofilnosti, mehaničkoj čvrstini i stabilnosti.<br />Takođe ovi nosači &scaron;tite kvasac od osmotskog stresa,<br />toksičnog dejstva etanola i inhibitora. Zahvaljujući<br />heterogenoj strukturi PR&Scaron;R, SR&Scaron;R i PTSK se mogu koristiti<br />kao efikasni adsorbenti za ćelije kvasca, kao i za uklanjanje<br />katjonskih i anjonskih komponenata u postupku prerade<br />otpadnih voda. Pored toga, utvđeno je da PTSK predstavlja<br />alternativni obnovljivi izvor hranljivih materija neophodnih<br />kvascu tokom fermentacije melase i gustog soka, a takođe<br />deluje i kao antipenu&scaron;avac. Primenom ćelija kvasca<br />imobilisanih na SR&Scaron;R ostvarena je maksimalna<br />produktivnost etanola od 1,48 g/lh za melasu i 1,57 g/lh za<br />gusti sok, pri početnoj koncentraciji &scaron;ećera u podlozi 180 g/l.<br />Primenom ćelija kvasca imobilisanih na PTSK u obliku<br />diska (visine oko 5 mm i prečnika oko 20 mm) postignuta je<br />produktivnost etanola 1,26 g/lh za melasu 1,42 g/lh za gusti<br />sok, pri početnoj koncentraciji &scaron;ećera 150 g/l. Osnovni<br />nedostatak primene imobilisanih ćelija na SR&Scaron;R i PTSK u<br />alkoholnoj fermentaciji je lako ispiranje ćelija sa nosača.<br />Kombinovani nosači u obliku diska PTSK obloženog Ca alginatom<br />(K1) i ispunjenog Ca-aglinatom (K2) su<br />pripremljeni kako bi se sprečilo ispiranje ćelija kvasca.<br />Utvrđeno je da nosač K1 nije adekvatan za povećanje<br />efikasnosti imobilizacije. Imobilizacijom kvasca punjenjem<br />nosača K2 je povećana efikasnost imobilizacije ćelija kvasca<br />na PTSK, ali je usled velike zapremine i kompaktnosti<br />nosača K2 tokom fermentacije delimično otežan transport<br />supstrata i produkata kroz disk.<br />Melasa i gusti sok &scaron;ećerne repe su veoma dobre sirovine za<br />proizvodnju etanola, usled visokog sadržaja fermentabilnih<br />&scaron;ećera, koji slobodne i/ili imobiliane ćelije S. cerevisiae mogu<br />direktno koristiti za fermentaciju. Međutim, uzimajući u<br />obzir hemijski sastav ovih sirovina i ostvarene parametre</p><p>fermentacije, utvrđeno je da je gusti sok bolja sirovina za<br />proizvodnju etanola od melase, posebno u VHG uslovima.<br />Takođe je utvrđeno da se gusti sok može koristiti kao<br />sirovina za fermentaciju bez dodataka hranljivih materija.<br />Ustanovljeno je da su melase koje preostaju nakon osmotske<br />dehidratacije crvenog kupusa i mrkve veoma dobre sirovine<br />za proizvodnju etanola pri početnoj koncentraciji &scaron;ećera u<br />podlozi do 150 g/l, ali nisu pogodne sirovine za VHG<br />fermentaciju pomoću slobodnih i imobilisanih ćelija u AB<br />kuglicama. Fermentacijom melase nakon osmotske<br />dehidratacije kupusa i mrkve početne koncentracije &scaron;ećera<br />125 g/l, primenom ćelija kvasca imobilisanih u AB<br />kuglicama, ostvarena je najvi&scaron;a produktivnost etanola od<br />1,24 g/lh i 1,30 g/lh. Tokom fermentacije melase i gustog soka<br />primenom ćelija kvasca imobilisanih u AB kuglicama usled<br />izdvajanja CO2, dolazi do naru&scaron;avanja strukture kuglica<br />pojavom poprečne pukotine koja kuglicu polimera deli na<br />dva približno jednaka dela.<br />Kako bi se sprečila degradacija Ca-alginata tokom<br />fermentacije pripremljen je novi kombinovani nosač od Caalginata<br />i mliva PTSK (ABC). Dodatkom samlevenog PTSK<br />sa mikrostrukturom pčeljinjeg saća u Ca-alginat je povećana<br />poroznost kuglica čime je omogućen efikasniji prenos mase<br />supstrata i produkata, povećana je raspoloživa povr&scaron;ina za<br />adsorpciju i rast ćelija kvasca kao i čvrstina i stabilost<br />kuglica. Poređenjem parametara fermentacije, utvrđeno je<br />da su ćelije kvasca imobilisane na ABC kuglicama efikasniji<br />biokatalizator u poređenju sa slobodnim ćelijama kvasca,<br />kao i u poređenju sa ćelijama imobilisanim u AB kuglicama.<br />Dodatkom samlevenog PTSK u podlogu ili u Ca-alginat<br />povećava se sadržaj etanola i metanola, smanjuje se sadržaj<br />kiselina i acetaldehida u sirovom destilatu, dok se sadržaj<br />vi&scaron;ih alkohola, estara i furfurala ne menja značajno. Ćelije<br />kvasca imobilisane u kombinovanim ABC kuglicama se<br />mogu uspe&scaron;no primeniti za pet ponovljenih fermentacija<br />gustog soka pri standardnim (NG) i uslovima visoke<br />koncentracije &scaron;ećera (VHG) pri čemu se može postići<br />produktivnost etanola 1,92-2,30 g/lh. Primenom imobilisanih<br />ćelija kvasca u kombinovanim ABC kuglicama u<br />kontinualnoj VHG fermentaciji gustog soka, početne<br />koncentracije &scaron;ećera 300 g/l, ostvaren je stabilan<br />fermentacioni sistem tokom 15 dana, pri čemu je<br />produktivnost etanola iznosila 3,29 do 4,66 g/lh.</p> / <p>Bioethanol production from intermediate and byproducts<br />of sugar beet processing has a beneficial scope<br />in view of the socio-economic development and regional<br />economy in countries with developed sugar industry,<br />such as Serbia. Saccharomyces cerevisiae strain is the<br />most widely used ethanol producing microorganism. To<br />increase the efficiency of ethanol production, many<br />process improvements including immobilized cells<br />application and fermentation of very high gravity (VHG)<br />media with initial sugar over 250 g/l, have been studied.<br />In the present work yeast S. cerevisiae was immobilized<br />onto different new carriers: pressed sugar beet pulp<br />(PSBP), dried sugar beet pulp (DSBP), maize stem<br />ground tissue (MSGT) disks, MSGT discs coated with<br />Ca-alginate (K1) and MSGT discs filled with Ca-alginate<br />(K2), Ca-alginate beads (AB) and combined beads made</p><p>of Ca-alginate and maize stem ground tissue meal (ABC).<br />Immobilized yeast cells were used for ethanol<br />fermentation of molasses and thick juice with purposes to<br />obtain efficient ethanol production, to lower high<br />operating costs and to achieve the zero-waste goal<br />through a rational use of by-products of sugar beet<br />processing.<br />In the present work it was found that PSBP, DSBP and<br />MSGT are efficient carriers for yeast cell immobilization<br />due to the presence of positively charged binding sites,<br />high porosity and hidrophylicity, good mechanical<br />strength and stability, while functioned as a fortification<br />against osmotic stress, toxins and inhibitors. It was also<br />found that due to the heterogeneous structure the PSBP,<br />DSBP and MSGT are promising adsorbents for the<br />removal of cationic and anionic compounds from<br />aqueous solutions in the waste water treatment. Besides,<br />it is found that the MSGT can be used as an alternative<br />nutrient source for yeast cells and as an anti foaming<br />agent. A maximum ethanol productivity of 1.48 g/lh and<br />1.57 g/lh was achieved in the fermentation of molasses<br />and thick juice (initial sugar of 180 g/l) using yeast<br />immobilized on DSBP. The highest values of ethanol<br />productivity, obtained in the case of using yeast<br />immobilized on MSGT discs as biocatalyst, for molasses<br />and thick juice (initial sugar of 150 g/l) fermentation<br />were 1.26 g/lh and 1.42 g/lh. The main disadvantage of<br />using DSBP and MSGT supported biocatalyst is intensive<br />leakage of yeast cells during the fermentation. In order to<br />prevent yeast leakage combined carriers in the form of<br />MSGT discs coated with Ca-alginate (K1) and MSGT<br />discs filled with Ca-alginate (K2) were prepared. The K1<br />carrier was found to be unsuccessful for improving yeast<br />immobilization efficiency, while the application K2<br />carrier improved yeast immobilization efficiency during<br />the fermentation. However, due to the large volume and<br />compactness of the K2 carrier substrate and product<br />mass transfer limitation were observed during the<br />fermentation.<br />The sugar beet molasses and thick juice are very good<br />raw materials for ethanol production due to high content<br />of fermentable sugars, which can be directly used for<br />fermentation by free and/or immobilized S. cerevisiae<br />cells without any modification. However, taking into</p><p>consideration quality of these raw materials and obtained<br />fermentation parameters, sugar beet thick juice was<br />found to be more suitable raw material for ethanol<br />fermentation, compared to molasses, particularly in the<br />VHG fermentation process and can be used without any<br />nutrient supplementation. Similarly, it was found that<br />molasses left after the osmotic dehydratation of red<br />cabbage (M1) and carrots (M2) are excellent raw<br />materials for ethanol fermentation of media with initial<br />sugar concentration up to 150 g/l, while they are not<br />convenient for VHG fermentation by free or immobilized<br />yeast cells in AB carrier. Maximum ethanol productivity<br />obtained at the end of fermentation of molasses M1 and<br />M2 by immobilized yeast in AB carrier was 1.24 g/lh and<br />1.30 g/lh, respectively. The release of CO2 during the<br />fermentation of molasses and thick juice by yeast cells<br />immobilized in the AB, lead to breakage of polymer<br />beads on two halves.<br />In order to prevent AB disruption, a new combined yeast<br />carrier (ABC) was developed by the addition of MSGT<br />meal into the Ca-alginate. It was found that the addition<br />of MSGT meal, with honeycomb microstructure,<br />provided large surface area for yeast cell attachment and<br />biofilm growth, and also increased alginate matrix<br />porosity, enabling better mass transfer characteristic,<br />better physical strength and stability of beads. The<br />highest values of fermentation parameters were obtained<br />in the fermentation system with yeast immobilized on<br />ABC carrier in comparison with free yeast cells and yeast<br />immobilized on AB carrier. The Ca-alginate and medium<br />supplementation with MSGT meal significantly increased<br />ethanol and methanol content, decreased acetaldehyde<br />and acetic acid content of the distillate, but did not affect<br />fusel alcohol, ester and furfural content of the distillate.<br />Repeated batch normal gravity (NG) and very high<br />gravity (VHG) ethanol fermentation of thick juice by<br />yeast immobilized on ABC carrier was successfully<br />carried out for at least five successive cycles without any<br />significant decrease in ethanol productivity which was in<br />the range 1.92-2.30 g/lh. Continuous VHG ethanol<br />fermentation of thick juice (initial sugar of 300 g/l) using<br />yeast immobilized on ABC was stable for at least 15 days<br />while achieved ethanol productivity was 3.29-4.66 g/lh.</p>

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-04-26Bitstream added on 2014-06-13T19:14:42Z : No. of bitstreams: 1 martins_gm_me_sjrp.pdf: 665660 bytes, checksum: 5b5c535e4fd75d0fde776340d65eada3 (MD5) / Formas alternativas de produção de combustíveis estão sendo amplamente estudadas, entre as quais a utilização da biomassa lignocelulósica para a produção de etanol. Para que o processo seja viável, o microrganismo fermentador deve ser capaz de utilizar não apenas a glicose, mas também os outros açúcares presentes no hidrolisado desse material, como a xilose, presente em grande quantidade. O objetivo deste trabalho foi isolar e selecionar cepas de leveduras com capacidade de produção de etanol a partir de xilose. Para tanto, realizou-se coletas de amostras de diferentes materiais no ambiente e o isolamento de cepas foi feito em meio contendo xilose como principal fonte de carbono. Foram isoladas vinte cepas de leveduras, pertencentes aos gêneros Aureobasidium, Candida, Hanseniaspora, Issatchenkia, Metschnikowia, Pichia e Rhodotorula, as quais, junto com mais cinco cepas (Candida shehatae BR6-2AY e BR6-2AI, Trichosporon multisporon 1A-10, Trichosporon laibachii 1A-8 e Pichia ofunaensis 1A-14) pertencentes à coleção do laboratório de microbiologia do Centro de Estudos de Insetos Sociais do Instituto de Biociências da UNESP de Rio Claro foram cultivadas aerobicamente em meio nutriente basal composto de xilose ou glicose (30 g/L) como única fonte de carbono para avaliar a capacidade de assimilação desses açúcares. As melhores assimiladoras de xilose foram avaliadas quanto à capacidade de produzir etanol a partir de meio basal contendo xilose ou glicose (60 g/L) por meio de fermentação anaeróbia e, além disso, cultivos aeróbicos em meio YEPD (2% peptona, 1% extrato de levedura e 2% glicose) foram feitos sob diferentes condições de temperatura e pH para avaliar as condições que favoreciam o crescimento das cepas. Durante os experimentos, amostras foram tomadas periodicamente para avaliar o consumo dos açúcares redutores e do crescimento celular... / Alternatives forms of fuel production have been widely studied, including the use of lignocellulosic biomass to ethanol production. For the process to be possible, the fermenting microorganism must be able to utilize, beyond glucose, other sugars present in the hydrolysate of this material, such as xylose, present in large quantity. The objective of this research was to select yeast strains with ability to produce ethanol from xylose. The isolation of yeast strains was carried out from vegetal material samples using medium containing xylose as main carbon source. Twenty yeast strains isolated (of the genera Aureobasidium, Candida, Hanseniaspora, Issatchenkia, Metschnikowia, Pichia e Rhodotorula) and five strains (Candida shehatae BR6-2AY and BR6-2AI, Trichosporon multisporon 1A-10, Trichosporon laibachii 1A-8 and Pichia ofunaensis 1A-14) from work collection of the Microbiology Laboratory of Centro de Estudos de Insetos Sociais, Instituto de Biociências - UNESP/Rio Claro were studied. Strains were grown aerobically in basal nutrient medium containing glucose or xylose (30 g/L) as sole carbon source to evaluate the assimilation of these sugars and furthermore it was evaluated their ability to produce ethanol under anaerobic cultivations. In addition, aerobic cultivations in YEPD medium were performed under different conditions of temperature and pH. Samples were taken periodically to analyze the consumption of sugars and of cell growth. Ethanol production was evaluated by gas chromatography. All strains were able to assimilate xylose and glucose and majority showed good development at 32°C and pH 5. Four strains, Candida shehatae BR6-2AY and BR6-2AI, Rhodotorula sp G10.2 and Pichia gulliermondii G1.2, were able to produce ethanol from xylose with values of 0.63 to 3.15 g/L

Submitted by LOUISE GARBELOTTI GONÇALVES (lou_ise_gg@hotmail.com) on 2016-05-31T17:27:57Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_GONÇALVES, Louise G._2016.pdf: 1045451 bytes, checksum: 2b2d475a38ba54ed6a247190f4fc82b0 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-05-31T17:56:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 goncalves_lg_me_rcla.pdf: 1045451 bytes, checksum: 2b2d475a38ba54ed6a247190f4fc82b0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-31T17:56:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 goncalves_lg_me_rcla.pdf: 1045451 bytes, checksum: 2b2d475a38ba54ed6a247190f4fc82b0 (MD5) Previous issue date: 2016-04-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O desenvolvimento de bioprocessos para produção de alimentos e energia, que utilizam resíduos agroindustriais como matéria-prima, é alvo de intensas pesquisas no mundo devido às limitações de novas fronteiras agrícolas e de fontes de energia renováveis. A utilização de enzimas nesses processos produtivos surge como uma forte tendência, dentre elas, as amilases. O objetivo desse estudo foi a otimização da produção de amilases empregando o fungo Rhizopus microsporus var. oligosporus, cultivado em Fermentação em Estado Sólido (FES), tendo como substrato os resíduos agroindustriais: farelo de trigo, bagaço de mandioca e bagaço de cana de açúcar. O hidrolisado obtido da hidrólise do bagaço de mandioca foi avaliado quanto à sua fermentabilidade por meio da fermentação alcoólica em batelada alimentada por Saccharomyces cerevisiae. A melhor fonte de carbono como substrato para formulação do meio de cultivo foi aquele contendo 100% de farelo de trigo. Em relação às fontes de nutrientes para produção de amilases, a maior atividade amilolítica (418 U/g) foi para a solução de nutrientes contendo (%): 1,34 de sulfato de amônio, 0,54 de monofosfato de amônio (MAP) e 1,86 de ureia. Porém, foi observado que, ao acrescentar um mínimo de 0,01 % (m/m) de extrato de levedura na solução de nutrientes, obteve-se aumento na atividade amilolítica de 418 U/g para 551 U/g. A hidrólise enzimática do bagaço de mandioca foi feita com a associação de celulases comerciais (Novozyme) (10 FPU/g no tempo zero horas) e com o extrato amilolítico (12 U/g no tempo 10 horas de reação) produzido em FES para a obtenção de um hidrolisado concentrado. Com estas condições foi possível converter 63% de bagaço em açúcares redutores com predomínio de glicose. Por meio da fermentação alcoólica em batelada alimentada por Saccharomyces cerevisiae, obteve-se eficiências de 74,6 e 76,8%, e produtividades etanólicas com 3,14 g L-1h-1 e 1,61 g L-1h-1 em 12 e 24 h, respectivamente. A produção de etanol a partir de um hidrolisado de bagaço de mandioca nas condições de hidrólise proposta foi possível, o que corresponde a uma alternativa à tecnologia da cana-de-açúcar para produção deste biocombustível. / The development of bioprocesses for food and energy production, which makes use of agricultural waste as raw material, is focus of intense research around the world due to limitations on new agricultural frontiers and on renewable energy sources. The use of enzymes in these processes emerges as a strong trend, among them, amylases. The aim of this study was the amylase production optimization employing fungus Rhizopus microsporus var. oligosporus, grown by Solid Station Fermentation (SSF), using as substrate these agricultural waste: wheat bran, cassava bagasse and sugarcane bagasse. The hydrolizate obtained from cassava bagasse hydrolysis was evaluated with regards to its fermentability through fed-batch alcoholic fermentation by Saccharomyces cerevisiae. The best carbon source as substrate for the culture medium formulation was the one containing 100% wheat bran. Regarding salts sources for amylases production, the higher amylolytic activity (418 U/g) was for the nutrient solution containing (%): ammonium sulfate 1.34; ammonium monophosphate 0.54 and urea 1.86. However, the addiction of 0.01% (w/w) yeast extract in salts solution, amylolytic activity increased from 418 U/g to 551 U/g. The enzymatic hydrolysis of cassava bagasse was performed with the combination of commercial cellulases (Novozyme) (10 FPU/g at time zero hours) and the amylolytic extract (12 U/g at time 10 hours) produced by SSF to obtain a hydrolizate concentrate. With these conditions it was possible to convert 63% of bagasse in reducing sugars predominantly glucose. Through the fed-batch alcoholic fermentation tests by Saccharomyces cerevisiae, efficiencies were determined as 74.6 and 76.8%, and the ethanolic productivities with 3.14 gL-1h-1 and 1.61 gL-1h-1, at 12 and 24 h, respectively. Ethanol production from cassava bagasse hydrolyzate in hydrolysis conditions proposal was possible, which corresponds to an alternative technology of sugarcane for production of biofuel.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RutnineiaJAN_DISSERT.pdf: 2458367 bytes, checksum: 85c886cdf30c46341e5edbe2a5517375 (MD5) Previous issue date: 2012-02-08 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / A chemical process optimization and control is strongly correlated with the quantity of information can be obtained from the system. In biotechnological processes, where the transforming agent is a cell, many variables can interfere in the process, leading to changes in the microorganism metabolism and affecting the quantity and quality of final product. Therefore, the continuously monitoring of the variables that interfere in the bioprocess, is crucial to be able to act on certain variables of the system, keeping it under desirable operational conditions and control. In general, during a fermentation process, the analysis of important parameters such as substrate, product and cells concentration, is done off-line, requiring sampling, pretreatment and analytical procedures. Therefore, this steps require a significant run time and the use of high purity chemical reagents to be done. In order to implement a real time monitoring system for a benchtop bioreactor, these study was conducted in two steps: (i) The development of a software that presents a communication interface between bioreactor and computer based on data acquisition and process variables data recording, that are pH, temperature, dissolved oxygen, level, foam level, agitation frequency and the input setpoints of the operational parameters of the bioreactor control unit; (ii) The development of an analytical method using near-infrared spectroscopy (NIRS) in order to enable substrate, products and cells concentration monitoring during a fermentation process for ethanol production using the yeast Saccharomyces cerevisiae. Three fermentation runs were conducted (F1, F2 and F3) that were monitored by NIRS and subsequent sampling for analytical characterization. The data obtained were used for calibration and validation, where pre-treatments combined or not with smoothing filters were applied to spectrum data. The most satisfactory results were obtained when the calibration models were constructed from real samples of culture medium removed from the fermentation assays F1, F2 and F3, showing that the analytical method based on NIRS can be used as a fast and effective method to quantify cells, substrate and products concentration what enables the implementation of insitu real time monitoring of fermentation processes / A realiza??o de otimiza??o e controle de um processo qu?mico est? fortemente correlacionada ao quanto de informa??o ? poss?vel se obter dinamicamente do sistema. No caso particular dos processos biotecnol?gicos, como o agente transformador ? um ser vivo, diversas vari?veis podem interferir sobre o processo, conduzindo a mudan?as no metabolismo dos microorganismos e, consequentemente, afetando a quantidade e qualidade do produto final. Desta forma, monitorar continuamente as vari?veis que interferem nos processos biotecnol?gicos ? de fundamental import?ncia para que se possa atuar sobre certas vari?veis do sistema, mantendo-o sob controle operacional e em condi??es desejadas. Em geral, durante um processo de fermenta??o, a an?lise de par?metros importantes, tais como concentra??o de substrato, produtos e c?lulas, ? feita de forma off-line, necessitando de amostragens, pr?-tratamentos e procedimentos anal?ticos. Portanto, tais etapas demandam um tempo significativo para execu??o, al?m do uso de reagentes qu?micos com elevado grau de pureza. Com o objetivo de implementar um sistema de monitoramento em tempo real (on-line) para um biorreator em escala laboratorial, o presente trabalho foi realizado em duas etapas: (i) o desenvolvimento de um programa computacional com interface de comunica??o entre o biorreator e o computador visando realizar a aquisi??o e registro de dados das vari?veis monitoradas no processo, tais como: pH, temperatura, oxig?nio dissolvido, n?vel de espuma e rota??o do agitador, al?m da entrada de set-points dos par?metros operacionais da unidade de controle do biorreator; (ii) o desenvolvimento de um m?todo anal?tico quimiom?trico utilizando espectroscopia no infravermelho pr?ximo (NIRS), visando promover o monitoramento em tempo real da concentra??o de substrato, produtos e c?lulas durante um processo fermentativo para produ??o de etanol, usando como microrganismo a levedura Saccharomyces cerevisae. Foram realizados tr?s cultivos (F1, F2 e F3) nas mesmas condi??es de fermenta??o em biorreator, sendo as mesmas monitoradas utilizando o NIRS e realizando-se amostragem para posterior caracteriza??o anal?tica. A partir dos dados obtidos, foram feitos testes para calibra??o e valida??o das informa??es obtidas com o NIRS, utilizando-se v?rios pr?-tratamentos com a aplica??o ou n?o de filtros de suaviza??o de ru?dos dos espectros. Os resultados mais satisfat?rios foram obtidos quando os modelos de calibra??o foram constru?dos a partir de amostras reais do meio de cultivo retiradas dos ensaios de fermenta??o F1, F2 e F3, apresentando correla??o linear superiores a 0,97 e reduzidos erros de predi??o quando comparados aos outros modelos de calibra??o obtidos. Os resultados mostram que o m?todo anal?tico baseado no NIRS pode ser utilizado como um m?todo r?pido e eficaz para quantificar concentra??es de c?lulas, substrato e produtos, permitindo a implementa??o do monitoramento em tempo real e in situ de processos fermentativos

Orientador: Silvio Roberto Andrietta / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T09:00:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tosetto_GiseleMantei_D.pdf: 7845574 bytes, checksum: c216dd147ba44b14c8004a51300ce14b (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O objetivo geral deste trabalho foi avaliar os efeitos de algumas substancias organicas presentes no melaco de cana-de-acucar sobre cepas de leveduras de uso industrial. O Capitulo I refere-se a uma breve introducao e historico da fermentacao alcoolica. No Capitulo II, foi analisado amostras de melacos industriais, provenientes de 10 unidades produtoras de acucar e alcool, localizadas nos estados de Sao Paulo, Minas Gerais, Goias e Parana, com a finalidade de determinar e quantificar alguns compostos organicos presentes no mesmo. Para tanto foi utilizada a tecnica de Cromatografia Liquida de Alta Eficiencia (CLAE). No Capitulo III foram realizados ensaios para escolher as cepas de melhor desempenho em condicoes de estresse, utilizando-se o planejamento fatorial 23 tipo estrela com triplicata no ponto central. Os fatores estudados foram: a pressao osmotica (utilizando KCl), temperatura e concentracao inicial de Alcool. As cepas Y904 e SA1 foram as que mais se destacaram. No Capitulo IV foram avaliados os efeitos dos compostos organicos (acidos cafeico, galico, latico, piruvico, siringico, vanilico, acetico, formico, butirico e Hidroximetilfurfural) sobre as cepas SA1 e Y904, atraves de fermentacoes em triplicata, utilizando meio sintetico controle e variando as concentracoes de cada composto. Dentro das concentracoes estudadas, apenas os acidos galico, latico, acetico, formico, butirico e Hidroximetilfurfural demonstraram influencia sobre as cepas. A avaliacao do efeito acumulativo das substancias quando se trabalha com reciclo de celulas esta descrita no Capitulo V. Todos os experimentos foram realizados em triplicata e repetidos por oito vezes consecutivas (8 ciclos). O acido latico foi a substancia que mais interferiu no rendimento em etanol (YP/S) e na produtividade, parametros estes de maior importancia nos processos industriais para producao de alcool. Por outro lado, o acido formico apresentou a menor interferencia e efeito negativo para praticamente todos os parametros estudados. Finalmente no Capitulo VI, foram analisados os efeitos dos acidos latico e formico sobre o comportamento cinetico das cepas SA1 e Y904. Os testes foram realizados em biorreator de bancada, por dez horas de fermentacao. O acido latico aumentou tanto a inibicao pelo substrato como pelo produto, mostrando-se ser uma substancia com alto grau de toxicidade para as celulas de leveduras das linhagens estudadas. " RANAXTAU/EJAXGU" / fermentacao alcoolica, cinetica, substratos industriais, compostos organicos, inibicao, levedura / Abstract: The general objective of this project was the evaluation of the effects of some organic substances present in molasses, sugar cane on strains of yeast for industrial use. Chapter I refer to a brief introduction and history of alcoholic fermentation. In Chapter II, samples of industrial molasses were examined, from 10 units producing sugar, located in the states of Sao Paulo, Minas Gerais, Goias, and Parana, in order to determine and quantify some organic compounds present in them. In order to this, the technique for High Performance Liquid Chromatography (HPLC) was used. In Chapter III trials were conducted to choose the strains of better performance in terms of stress, using a 23 factorial planning star type with triplicate in central point. The studied factors were: the osmotic pressure (using KCl), temperature and initial concentration of alcohol. The strains Y904 and SA1 were those which stressed most. In Chapter IV were assessed the effects of organic compounds (caffeic, gallic, lactic, pyruvic, syringic, vanillic, acetic, formic, butyric and Hidroximetilfurfural acids) on the strains SA1 and Y904 by the fermentation in triplicate, using synthetic medium and control varying concentrations of each compound. Within the concentrations studied, only the gallic acid, lactic acid, acetic acid, formic, butyric and Hidroximetilfurfural demonstrated influence on the strains. The assessment of the cumulative effect of the substances when working with recycle cell is described in Chapter V. All experiments were performed in triplicate and repeated by eight consecutive times (8 cycles). The lactic acid is the substance that interfere most in income in ethanol (YP/S) and productivity, these parameters of most importance in industrial processes to produce alcohol. Moreover, the formic acid showed the smallest negative interference for almost all parameters studied. Finally in Chapter VI, were analyzed the effects of lactic acid and formic on the behavior of kinetic strains SA1 and Y904. The tests were performed in bench bioreactor for ten hours of fermentation. The lactic acid increased by inhibiting both the substrate and the product, showing to be a substance with a high degree of toxicity to the strains of yeast cells studied. YQTFU" /" alcoholic fermentation, kinetics, industrial substract, organic compounds, inhibition, yeast / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutor em Engenharia Química

Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-09-19T19:01:43Z No. of bitstreams: 1 Reprodução Não Autorizada.pdf: 47716 bytes, checksum: 0353d988c60b584cfc9978721c498a11 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-09-19T19:02:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Reprodução Não Autorizada.pdf: 47716 bytes, checksum: 0353d988c60b584cfc9978721c498a11 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-09-19T19:02:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Reprodução Não Autorizada.pdf: 47716 bytes, checksum: 0353d988c60b584cfc9978721c498a11 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-19T19:02:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Reprodução Não Autorizada.pdf: 47716 bytes, checksum: 0353d988c60b584cfc9978721c498a11 (MD5) Previous issue date: 2011-03-31 / FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / Cupuassu (Theobroma grandiflorum Schum) is the most popular and favorite fruit from Amazon, due to the taste and aroma. The pulp “in natura” is white, like cream and sour taste. It is used to produce juice, jam, ice cream and liqueur. The pulp can be use to prepare fermented alcoholic beverage with alcoholic content from 4 to 14% (v/v), produced by fermentation of ripe and healthy fruit, by action of yeasts. The aim of this study was to evaluate the efficiency of three strains of yeasts isolated from Amazon, belonging to the culture collection of North and Northeast Network, to elaborate fermented alcoholic beverage, using cupuassu as raw material and to select the best strain to produce cupuassu fermented alcoholic beverage. Three S. cerevisiae strains (DPUA 1172, 1175 and DPUA DPUA 1210) were tested for fermentative capacity, ethanol tolerance, flocculation capacity and production of hydrogen sulfide (H2S). The beverages were analyzed for soluble solids (° Brix), pH, total and volatile acidity, sulfur dioxide, ethanol, residual sugar and sensorial analysis. Among three yeasts, two (DPUA 1210 and DPUA 1175) showed oenological properties. At the end of fermentation, the ethanol concentration produced by yeast DPUA 1210 and 1175 were 11.25 ° GL and 10.33 ° GL, respectively. The DPUA 1210 yeast (Ef = 83,60%) showed better efficiency than DPUA 1175 (Ef = 80,55%). From the selected strain were made two types of beverages: one with a sugar concentration of 8.45 g / L, which is characterized like a “semi-dry wine” and the other one with 21.01 g / L of sugar, indicating a “soft wine”. The sensorial analysis, made with these two types of beverages indicated that in all attributes, both beverages were well accepted, reaching good or excellent, respectively, in the global evaluation. / O cupuaçu (Theobroma grandiflorum Schum) é o mais popular e favorito fruto da Amazônia, em virtude do sabor e aroma agradáveis. A polpa in natura é de cor clara, tipo creme e sabor ácido. É muito utilizada na produção de suco, doce, compota, sorvete e licor. Outra forma de utilização seria na elaboração de bebida alcoólica fermentada, definida como uma bebida de graduação alcoólica de 4 a 14% em volume, produzida pela fermentação de uma fruta madura e sã, por ação de leveduras. O objetivo desse experimento foi avaliar a eficiência de três linhagens de leveduras isoladas da Amazônia, pertencentes à coleção de cultura da Rede Norte e Nordeste, na produção de bebida alcoólica fermentada, utilizando como matériaprima o cupuaçu e selecionar a linhagem com melhor desempenho na produção da bebida alcoólica fermentada de cupuaçu. Três leveduras do gênero S. cerevisiae (DPUA 1172, DPUA 1175 e DPUA 1210) foram testadas em relação à capacidade fermentativa, tolerância ao etanol, capacidade de floculação e produção de sulfeto de hidrogênio (H2S). As bebidas foram submetidas às análises de sólidos solúveis (°Brix), pH, acidez total e volátil, dióxido de enxofre, etanol, açúcares residuais e análise sensorial. Das três leveduras, duas (DPUA 1210 e DPUA 1175) apresentaram propriedades enológicas. No final da fermentação, a concentração de etanol obtida nas bebidas produzidas pelas leveduras DPUA 1210 e DPUA 1175 foram de 11,25°GL e 10,33°GL, respectivamente, na qual a DPUA 1210 (Ef = 83,60%) mostrou mais eficiência que a DPUA 1175 (Ef = 80,55%). A partir da linhagem selecionada foram produzidos dois tipos de bebida, uma com concentração de açúcar de 8,45 g/L, caracterizando-se como uma bebida do tipo vinho meio seco e a outra com 21,01 g/L de açúcar, indicando uma bebida do tipo vinho suave. A análise sensorial, realizada com ambas indicou que em todos os atributos as duas bebidas foram bem aceitas, atingindo os conceitos bom e excelente, respectivamente, na avaliação global.

O gênero Eucalyptus é uma das principais espécies arbóreas comercialmente plantadas em todo o mundo. Apresenta inúmeras características favoráveis para a produção e comercialização de sua madeira, tais como o rápido crescimento, rotação de ciclo curto e produção de biomassa renovável, com potencial para geração de biocombustível. Apesar de sua grande importância econômica, pouco é conhecido sobre os processos moleculares que envolvem a formação da madeira e casca, principalmente no que diz respeito ao metabolismo primário. Ademais, não se têm muitas informações sobre mudanças moleculares que ocorrem durante a formação desses tecidos em resposta a variações sazonais. Sabe-se que a região cambial das árvores apresenta maior atividade metabólica durante o verão, quando comparada ao inverno. Deste modo, visando compreender mudanças dinâmicas ao nível transcricional, protéico e metabólico, principalmente em relação ao metabolismo primário, o presente trabalho teve por objetivo comparar os tecidos da região cambial e casca, coletados em diferentes períodos climáticos (verão e inverno). A expressão do padrão transcricional foi analisada por PCR em tempo real, seguido de normalização e análise estatística, usando os programas NormFinder e Rest, respectivamente. O perfil protéico foi obtido por eletroforese bidimensional (2D-PAGE), seguido de análise por espectrometria de massas associada a cromatografia líquida (LC-MS/MS) e posterior identificação das proteínas pelo programa Mascot Daemon. Já o perfil metabólico foi obtido por espectrometria de massas associada à cromatografia gasosa (GC/MS), com posterior análise dos picos identificados pelo programa MatLab. Em seguida, as análises estatísticas foram geradas pelo programa SIMCA P+ e \"R\". Para os transcritos, foi possível observar tanto para a região cambial quanto para a casca padrão diferencial na expressão dos genes analisados, principalmente aqueles atuantes na glicólise, durante os dois períodos sazonais. Quanto ao perfil protéico, foram identificadas um total de 77 e 75 proteínas estatisticamente significativas na região cambial e casca, respectivamente. Proteínas pertencentes ao metabolismo primário foram identificadas em ambos os tecidos. Metabólitos relacionados ao metabolismo de açúcares também foram encontrados. / Eucalyptus genus is the most widely planted hardwood crop in the world because of its superior growth, broad adaptability and multipurpose wood properties. In today\'s \"new carbon economy\", eucalypts are receiving attention as fast-growing, short-rotation, renewable biomass crop for energy production. In spite of its economical importance, little information is available about the molecular changes that occur in primary metabolism in the wood and bark forming tissues. Furthermore, there is less information about molecular changes that occur during wood and bark formation in response to seasonal variation. It\'s known that Eucalyptus cambial region presents higher metabolic activity in summer than in winter. Thus, in order to observe the dynamic changes in transcript, protein and metabolite levels, mainly related to primary metabolism, we compared cambial tissue and bark collected in two different seasons (summer high temp + high rainfall) and winter (lower temp and little rainfall). Transcript expression patterns were analyzed by Real-Time PCR, normalization chosen by NormFinder and statistical analysis carried out using REST. The protein profile was obtained by bidimensional electrophoresis (2D-PAGE) followed by liquid chromatography associated with mass spectrometry (LC-MS/MS) and analyzed by Mascot Daemon. Metabolite profile was obtained by GC-TOF/MS, peaks were analyzed in MatLab and statistical analyses were done using SIMCA and \"R\". The results obtained with transcripts indicate differential gene expression in the cambial region and bark during summer and winter. A total of 77 and 75 proteins in cambium and bark, respectively, presented statistically significant alterations and were identified and classified into functional categories. We identified many proteins from primary metabolism. Metabolites from carbohydrate metabolism were also identified.

Orientadores: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira, Juan Lucas Argueso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-21T03:40:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarvalhoNetto_OsmarVazde_D.pdf: 3871803 bytes, checksum: 86689af3801aaa7c1f590f5061a729ba (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A fermentação alcoólica realizada por leveduras da espécie Saccharomyces cerevisiae é atualmente o principal processo em escala econômica para a produção de etanol a partir de fontes renováveis (bioetanol). Entretanto, as linhagens isoladas há quase duas décadas vêm perdendo gradualmente seu desempenho fermentativo ao longo dos anos, reduzindo o rendimento e a estabilidade do processo. Um dos fatores que contribuem para tais perdas está associado às significativas alterações operacionais do processo nestas duas décadas. Aliado a isto, pouco se conhece sobre as bases genéticas das principais linhagens comerciais utilizadas no Brasil, inviabilizando o sucesso de programas de melhoramento genético. Neste ponto, este trabalho propõe de forma inédita um estudo completo de caracterização, análise de expressão e manipulação gênica de PE-2, uma das principais linhagens usadas no processo Brasileiro. Para isto, dados da estrutura, composição e regulação do genoma foram gerados. A partir dessas informações foi desenvolvida, através de manipulações genéticas, uma linhagem auxotrófica para uracila (plataforma biológica) e outras com características de fermentação superiores ao isolado selvagem. O conceito de que o sucesso de manipulações pontuais depende de um conhecimento prévio detalhado da linhagem de interesse, compreendendo tanto suas bases genéticas quanto fisiológicas, foi validado neste estudo. Os dados aqui apresentados abrem novas perspectivas para o desenvolvimento de uma segunda geração de linhagens de S. cerevisiae ainda mais robustas, voltadas não apenas para a produção de bioetanol, como também para utilização em outros processos biotecnológicos / Abstract: The alcoholic fermentation performed by yeasts of the specie Saccharomyces cerevisiae is the main current process to produce ethanol from renewable resources (bioethanol) under economic scale. However, strains isolated two decades ago have been gradually losing their original fermentative fitness during the years, decreasing the process yield and stability. One of the factors that contribute for these losses is associated with the meaningful process operational changes along these years. In addition to that, there is a knowledge gap regarding the genetic bases of the commercial strains used on Brazil, not leading to success of the genetic improvements programs. Hereupon, this work propose in a first time way a complete characterization, expression analysis and genetic manipulation study of PE-2, one of the most important strain used on Brazilian process. To this, structure, composition and regulation data of the genome were produced. From such information, it was developed by genetic manipulations assays an auxotrophic yeast for uracile (biological plataform) and others strains with superior fermentative characteristics in comparison with the wild isolated. The concept that the success of precise manipulations depends on the previous detailed knowledge of the interest strain, regarding the genetic and physiology bases, was confirmed herein. The data presented here also establish new perspectives for the construction of a second generation strains even more robusts, designed not only for the bioethanol production, but also to be applied on different biotechnological processes / Doutorado / Genetica de Microorganismos / Doutor em Genetica e Biologia Molecular