Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-23T07:44:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 247690.pdf: 1089602 bytes, checksum: 133e8e0e7c2ec379a82743da1083de04 (MD5) / O presente trabalho tem como objetivo estudar a influência da fonte de nitrogênio, pH e transferência de oxigênio no crescimento da bactéria Bacillus polymyxa, consumo de substrato e formação dos aromas acetoína e 2,3-butanodiol. Estas substâncias são responsáveis pelo aroma de produtos lácticos, além de atuarem como potencializadores de outros aromas. Os cultivos foram realizados em três etapas diferentes, utilizando o meio de cultura Phosphate Ammonium Yeast (PAY) e glicose como fonte de carbono. Na primeira etapa, desenvolvida em frascos aletados, utilizou-se três diferentes fontes de nitrogênio, extrato de levedura, sulfato de amônio e uréia, sendo que a proporção deste componente no meio de cultura foi a mesma para os todos os ensaios realizados. Na segunda etapa, também em frascos aletados, o volume do meio de cultura (400, 500 e 600 mL) e o pH (4,5, 5,5 e 6,5) foram modificados, realizando o controle deste último parâmetro durante todo o cultivo, ou somente ajustando-o no início do processo. E a terceira etapa foi executada em biorreator de 4L, visando uma ampliação de escala. A concentração celular foi determinada associando dois métodos diferentes, a turbidimetria e a gravimetria. A glicose foi quantificada utilizando o kit glicose-PP (Gold Analisa) e a concentração dos aromas foi determinada através da cromatografia gasosa. Os resultados obtidos nos ensaios realizados em frascos agitados mostraram que o extrato de levedura é a melhor fonte de nitrogênio, obtendo-se 9,8 g/L de concentração celular, 24,2 g/L de 2,3-butanodiol e 15,0 g/L de acetoína, além de concentrações residuais de glicose muito próximas de zero. Este ensaio também apresentou os melhores resultados na segunda etapa de experimentos, onde se estudou a influência do pH e da transferência de oxigênio, sendo este último avaliado através da modificação do volume do meio de cultura. As condições de cultivo utilizadas neste ensaio foram pH inicial de 6,5 e volume de meio de cultura de 400 mL. Com o controle do pH, resultados semelhantes de biomassa e produtos foram obtidos, 9,8 g/L de células, 19,9 g/L de 2,3-butanodiol e 13,7 g/L de acetoína, mostrando que o controle deste parâmetro não afeta significativamente a formação dos aromas. No entanto, maiores velocidades de crescimento foram obtidas com o controle dos diferentes pHs estudados, além de favorecer o consumo da glicose. O ensaio realizado em biorreator mostrou que a aeração contínua prejudica a formação dos produtos, atingindo concentrações de 3,5 g/L de 2,3-butanodiol e 4,3 g/L de acetoína. Elevada produção de células foi alcançada, 7,6 g/L, indicando que o oxigênio favorece o crescimento do microrganismo no início do cultivo. A partir de um determinado período do processo, este componente não deve ser desejado, pois a formação dos produtos ocorre por processo fermentativo, e a presença deste afeta consideravelmente a concentração final dos aromas. This work aims to study the influence of the source of nitrogen, pH and the transfer of oxygen on the growth of the bacterium Bacillus polymyxa, consumption of substrate and production of the aromas acetoin and 2,3-butanediol. These substances are responsible for the aroma of lactic products, and serve as power of other flavorings. The fermentations have been conducted in three different stages, using the means of culture Yeast Ammonium Phosphate (PAY), and glucose as a source of carbon. In the first step, developed in erlenmeyers flasks with baffles is used for yeast extract, ammonium sulphate and urea as a source of nitrogen, and the proportion of this component in the means of culture was the same for all tests. In the second stage, also in erlenmeyers flasks with baffles, the volume of the means of culture (400, 500 and 600 mL) and pH (4.5, 5.5 and 6.5) were modified, making the control of the latter parameter throughout the fermentation, or only adjusted at the beginning of the process. And the third stage was performed at bioreactor of 4L, seeking an ampliation of scale. The cellular concentration was determined linking two different methods, turbidimetry and gravimetry. The glucose was measured using the kit glucose-PP (Gold Analisa) and the aromas concentrations were determined by gas chromatography. The results achieved in the flasks with baffles showed that the yeast extract is the best source of nitrogen, attaining 9.8 g/L of cellular concentration, 24.2 g/L of 2,3-butanediol and 15.0 g/L of acetoin, besides residual concentrations of glucose very close to zero. This test also showed the best results in the second stage of experiments, where were the influence of pH and the transfer of oxygen studied, the latter being evaluated by the volume change of the means of culture. The conditions of cultivation used were initial pH of 6.5 and volume of means of cultivation of 400 mL. With the control of pH, similar results were obtained, 9.8 g/L of cells, 19.9 g/L of 2,3-butanediol and 13.7 g/L of acetoin, showing that the control of this parameter does not affect significantly the formation of the products. However, higher rates were obtained with the control of different pHs studied, and encourage the consumption of glucose. The test performed in bioreactor showed that the continuous aeration affects the formation of the products, reaching concentrations of 3.5 g/L of 2,3-butanediol and 4.3 g/L of acetoin. High production of cells was achieved, 7.6 g/L, indicating that the oxygen promotes the growth of microorganism early in the cultivation. From a certain period of the process, this component should not be desired, since the formation of the products occurs by process fermentative, and the presence of this affects considerably the final concentration of aromas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:38:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 229185.pdf: 657030 bytes, checksum: df3a8fac0b9222956101298e86b35026 (MD5) / A aplicação de aromas alimentares produzidos por processos biotecnológicos tem apresentado um crescimento muito elevado tendo em vista a sua condição de classificação como produto "natural". A acetoína e o diacetil são os responsáveis por parte do aroma da manteiga, queijos e outros derivados do leite, bem como são responsáveis pelo flavor de bebidas alcoólicas; a acetoína, por exemplo, é importante por causa de seu envolvimento com o buquê do vinho. O objetivo deste trabalho é estudar e otimizar a obtenção de acetoína e outros aromas associados a sua produção, aperfeiçoando as condições de cultivo e os parâmetros cinéticos, utilizando como substrato glicose, tendo como foco principal estudar o efeito do pH inicial e do pré-inóculo na produção de acetoína. O microrganismo escolhido para a realização dos ensaios fermentativos foi a bactéria Bacillus polymyxa CCT 2479, utilizando-se o meio YM para o preparo dos inóculos e os ensaios fermentativos realizados em frascos agitados utilizando-se o meio PAY. Utilizando como substrato glicose (50g/L e 30g/L) à temperatura de 37ºC com agitação de 150rpm, estudou-se o efeito do pH inicial (5,5, 5,0 e 4,5) e do tempo de cultivo do inóculo (24, 20 e 17h) na produção de acetoína. A concentração celular foi determinada indiretamente por turbidimetria e diretamente por gravimetria. A concentração de acetoína e de outros aromas foi determinada por cromatografia gasosa. O estudo mostrou que a fase lag é bastante influenciada pelo pH inicial de cultivo, variando de 37 até 8h. Constatou-se que a velocidade específica de crescimento celular da fase exponencial não variou de maneira expressiva, apresentando valores médios de 0,42h-1. A velocidade de consumo de glicose mostrou ser constante durante dois períodos do cultivo. O fator de conversão de substrato em célula (YX/S) apresentou um valor médio de 0,43g/g. Observou-se que a produção de acetoína inicia-se durante a fase exponencial de crescimento e continua na fase estacionária, indicando que sua produção não está diretamente ligada ao crescimento. A concentração de acetoína apresentou seu máximo para o pH inicial mais alto estudado (5,5) atingindo o valor de 7,8g/L. The application in the food industry of flavors produced by biotechnological processes has shown an increasing development considering its classification as a "natural" product. Acetoin and diacetyl are the main responsable for the flavor of butter, cheese and milk by products, as well as for the flavor of alcoholic beverages; acetoin, for example, has an important role in the "wine bouquet". The objectives of this work is the study and the optimization of acetoin attainment and others associated flavors to its production, improving the growth conditions and kinetic parameters, having as main focus the effect of the inoculum cultivation and the initial pH in the acetoin production. The microorganism chosen for the batch cultivation assays was the bacteria Bacillus polymyxa CCT-2479, using a YM medium to the inoculum cultivation and the PAY medium for the shaked-flask assays. Using glucose (50g/L and 30g/L) as substract at 37ºC with agitation of 150rpm, the effect of initial pH (5,5, 5,0 and 4,5) and the inoculum cultivation time (24, 20 and 17h) in the acetoin production was studied. The cell concentration was determined indirectly by turbidimetry and directly by gravimetry. The acetoin concentration and associated flavors were determined by gas chromatography. The study it showed that the phase lag is higher influenced by initial pH of culture, varying of 37 until 8h. Was evidenced that the specific rate of cellular growth of the exponential phase presenting average values of 0,42h-1. The glucose consumption rate showed to be constant during two periods of the culture. The factor of substract conversion in cell (YX/S) presented an average value of 0,43g/g. Was observed that the acetoin production is initiated during the exponential phase of growth and continues in the stationary phase, indicating that its production is not directly on to the growth. The acetoin concentration presented its maximum for pH initial higher studied (5,5) reaching the value of 7,8g/L.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. / Made available in DSpace on 2012-10-19T09:31:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 189143.pdf: 1250491 bytes, checksum: 1967bb12041c2f7b78ff0e110744f526 (MD5) / Os aromas estão entre os mais valiosos constituintes de alimentos, bebidas fármacos e cosméticos. As leveduras do vinho, em especial a levedura Hanseniaspora guilliermondii, têm-se mostrado boas produtoras de acetoína, um potencializador de aromas. Em face disso, o presente trabalho tem como objetivo o estudo da produção de acetoína por Hanseniaspora guiliermondii em processo fermentativo batelada alimentada, buscando manter a concentração de glicose no meio de crescimento entre 30 e 12 g.L-1. Para tanto foram realizados diversos experimentos em batelada e batelada alimentada com o propósito de aumentar a concentração de acetoína no meio de cultura. No primeiro ensaio em frascos agitados as concentrações de acetoína ficaram em torno de 330 mg.L-1, Nos ensaios realizados em batelada a concentração de acetoína alcançou 366 mg.L-1 resultados semelhantes aos encontrados na literatura. Posteriormente foram realizados ensaios em batelada alimentada, onde o primeiro ensaio foi realizado com solução de alimentação constituída unicamente de glicose concentrada, e um segundo ensaio foi realizado usando glicose concentrada com nutrientes. Foi realizado também um ensaio para verificar a influência da aeração na produção do composto em estudo. No primeiro ensaio com alimentação sem nutrientes obteve-se uma produção de 380 mg.L-1, sendo que no segundo ensaio foi obtido uma produção de 572 mg.L-1, e no ensaio onde se verificou a influência da aeração a produção de acetoína chegou a mais de 1g.L-1, este último bem maior aos citados pela literatura.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-20T08:48:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 190194.pdf: 1289096 bytes, checksum: 23f410ab9a9838a09b89bdc3087de062 (MD5) / A produção do bioaroma acetoína pela bactéria Bacillus polymyxa CCT 2479 utilizando glicose como fonte de carbono em condições aeróbias foi estudada. Primeiramente, foram realizados ensaios em frascos agitados em meio PAY para verificar algumas características de crescimento e produção de acetoína. Numa segunda etapa, desenvolveu-se um planejamento fatorial completo em dois níveis (concentração inicial de glicose em 30 e 50 g/L e pH 5,5 e 6,5) adicionado de ponto central (concentração inicial de glicose em 40 g/L e pH 6,0) para avaliar a influência da concentração inicial de substrato e do pH sobre a produção de acetoína nos ensaios em biorreator. Os efeitos principais do pH e concentração inicial de substrato mostraram-se significativos no modelo proposto para a concentração máxima em acetoína. A concentração máxima de acetoína (7,97 g/L) foi obtida no ensaio conduzido em pH 5,5 e concentração inicial de glicose de 50 g/L. Os resultados observados indicaram que a produção de acetoína esteve associada ao crescimento celular nos ensaios em biorreator.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-06-21T15:01:16Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação versão final.pdf: 2119371 bytes, checksum: 450a30d2e9d1d1f7c89323a179ac7bea (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-21T15:01:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação versão final.pdf: 2119371 bytes, checksum: 450a30d2e9d1d1f7c89323a179ac7bea (MD5) Previous issue date: 2015-12-09 / CAPEs / A aplicação de processos biotecnológicos para a produção de aromas alimentares tem apresentado um crescimento bastante significativo, já que esses aromas são classificados como aromas naturais. Acetoína (3-hidroxi 2-butanona ou metil carbinol acetil) é uma sustância volátil bastante utilizada em produtos alimentícios, com a finalidade de intensificar o sabor e o aroma dos alimentos, deixando-os mais atrativos aos consumidores. Este trabalho tem como objetivo produzir o bioaroma acetoína por via bioquímica a partir de hidrolisado de melaço utilizando as bactérias do gênero Bacillus isoladas do sedimento de mangue da Lagoa do Araçá (Recife-PE). Foi possível identificar nove espécies desse gênero (B.alvei, B. badius, B. circulans “A”, B. circulans “B”, B. coagulans, B. larvae, B. licheniformis, B. polymyxa, B. popilliae e B.subtilis.) sendo cinco espécies (B. subtilis, B. licheniformis, B. polymyxa, B. alvei e B. coagulans)produtoras do bioaroma acetoína. Foi realizado um planejamento fatorial 23com as variáveis independentes: agitação (0 rpm a 200 rpm), pH (6,5 a 8,5), concentração de melaço (60 g·L-1 a 100 g·L-1) e como variáveis dependentes a conversão de substrato em produto por três bactérias (Bacillus licheniformis, Bacillus alvei e Bacillus polymyxa).Com esse estudo foi possível observar que a agitação foi a principal variável que afetou os três processos de conversão de substrato em acetoína e que a interação do pH com agitação mostrou-se bastante significativo favorecendo essa conversão com os três micro-organimos. Os Bacillus licheniformis foi a bactéria queapresentou maior percentual de YP/S (52,88%) com pH 6,5, agitação de 200 rpm e concentração de melaço de 100 g·L-1. A partir deste resultado foi realizado um estudo cinético em reator batelada de 3L, do tipo tanque agitado, com sistema de aeração. O processo foi acompanhado por determinação de açúcares redutores totais (ART), biomassa (Peso seco), produto (Cromatografia Gasosa). A síntese bioquímica foi interrompida em 144 horas com consumo de 54% dos açúcares. No final do processo a concentração de açúcar residual estabilizou-se em 23,44 g·L-1 e a produção máxima de acetoína foi de 16,11 g·L-1. A produtividade de acetoína foi Pv = 0,11 g·L-1·h. A velocidade específica máxima de crescimento do B. licheniformis foi μmáx = 0,025 h-1. Os coeficientes de conversão de substrato em células e substrato em produto foram respectivamente: YX/S = 0,1 g/g e YP/S = 0,58 g/g. Com esse estudo pode-se concluir que a produção de bioaromas, utilizando hidrolisado de melaço por Bacillus pode ser uma alternativa de produção para gerar produtos com baixo custo e alto valor agregado. / The application of biotechnological processes for producing flavoring aromas has shown a significant growth, since these are classified as natural flavors. Acetoin (3-hidroxi 2- butanone or acetyl methyl carbinol) is a volatile substance widely used in food products, in order to intensify the taste and flavor of food, making it more atractive for consumers. This work aims to biochemically produce acetoin aroma from hydrolyzate of molasses,using the bacterias of bacillus genus isolated of the sediment mangrove of the Araçá lagoon (Recife-PE). It was possible to identify nine species of this genus (B.alvei, B. badius, B. circulans “A”, B. circulans “B”, B. coagulans, B. larvae, B. licheniformis, B. polymyxa, B. popilliaee B.subtilis.), but only five among these (B. subtilis, B. licheniformis, B. polymyxa, B. alvei e B. coagulans) are able to produce the acetoin bioaroma. It’s made a factorial planning 23with the independent variables: agitation (0 rpm to 200 rpm), pH (6.5 to 8.5), molasses concentration (60 g·L-1 a 100 g·L-1) and as independent variables the conversion of substrate in product for three bacteria(Bacillus licheniformis, Bacillus alvei e Bacillus polymyxa).With this study, it was possible to notice that the agitation was the main variable to affect the three processes of conversion of substrate into acetoin, and also that the pH interaction along with the agitation has been proven very significant, contributing to this conversion with the three microorganisms. B.licheniformis was the bacteria that showed the highest percentage of YP/S (52.88%) with pH 6.5, agitation of 200 rpm and molasses concentration of 100 g·L-1. Using these results, a kinetic study was performe batch reactor a three-liter, busy type tank with aeration system.The process was accompanied by determination of total reducing sugars (ART), biomass (dry weight), product (gaseous chromatography). The biochemical synthesis was interrupte dater 144 hours, with consumption of 54% of sugars. At the end of the process, the concentration of residual sugar stabilized in 23.44 g·L-1and the maximum production of acetoin was 16.11 g·L-1. The productivity of acetoin was Pv = 0.11 g·L-1·h. The maximum specific speed of increase of B. licheniformis was μmax = 0.025 h-1. The substrate conversion coefficients in cells and substrate in product respectively were: YX/S = 0.1 g/g and YP/S = 0.58 g/g. With this study, it can be understood that the bio-aroma production using hydrolyzate of molasses by Bacillus licheniformis can be an alternative way to generate products with low cost and high aggregate value.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-18T18:26:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T03:08:14Z : No. of bitstreams: 1 182861.pdf: 7692469 bytes, checksum: 221a62aef1816ef22c14ffebdf6c8dc7 (MD5) / O diacetil e a acetoína são substâncias responsáveis por parte do aroma de diversos derivados do leite. São substâncias que podem ser produzidas por diversos microorganismos, entre eles o Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. diacetilactis (Llld). Esse microorganismo - especificamente a cepa NRRL 2356 - foi escolhido para estudos que levassem ao desenvolvimento de meios de cultura adequados para o processo de produção de diacetil e acetoína. No presente trabalho avaliou-se a influência de alguns fatores sobre o crescimento e produtividade de biomassa de Llld, desenvolveu-se meios de cultura visando a máxima produção de biomassa, e comparou-se meios de cultura em fermentador em termos de produção de biomassa, diacetil e acetoína. Os fatores estudados inicialmente foram a quantidade de inóculo, a velocidade de transferência de oxigênio e o pH dos meios de cultura. A produção de biomassa foi diretamente proporcional à quantidade de inóculo (para volumes de inóculo menores que 0,8% do volume de meio), inversamente proporcional à velocidade de transferência de oxigênio e diretamente proporcional ao pH (ou seja, inversamente proporcional à acidez do meio). Experimentos com diferentes meios de cultivo contendo lactose (LAC), extrato de levedura (YEA) e peptona (PEP) foram feitos, seguindo um planejamento experimental evolucionário. Os resultados desse planejamento permitiram elaborar um modelo segundo o qual a máxima produção de biomassa ocorre com 1,3% de LAC, 3,6% de YEA e 8,3% de PEP, dando uma produção teórica de 2,5 g/L de biomassa seca. Outro planejamento experimental, utilizando soro de leite reconstituído e ultrafiltrado (SORO), extrato de levedura e triptona (TRYP) permitiu elaborar um modelo segundo o qual a máxima produção de biomassa ocorre com de 50% (mL/mL) de SORO com 8,2% de sólidos, 2,85% de YEA e 11% de TRYP. Foram feitos ainda experimentos em fermentador de bancada de 6L usando meios MRS e SORO + YEA, adicionados ou não de citrato de amônio, dando produtividades maiores para os meios com SORO e produções de biomassa equivalentes para todos os experimentos. Determinações da concentração de diacetil e de acetoína foram feitas para os experimentos em fermentador; ocorreram interferências entre os reagentes usados na análise e substâncias na amostra. Não foi detectado diacetil, e a acetoína foi encontrada em concentrações de 3,5 a 7 ppm ou mg/L.