Orientador: Crispin Humberto Garcia-Cruz / Banca: Eleni Gomes / Banca: José Roberto Ernandes / Banca: Mário Antônio Alves da Cunha / Banca: Vanildo Luiz Del Bianchi / Resumo: Atualmente a destinação do lixo é uma das grandes preocupações da organização urbana e os problemas ambientais causados pela produção e acúmulo de materiais plásticos de origem petroquímica têm incentivado muitos países a realizarem estudos de gerenciamento do volume de lixo sólido, incluindo a diminuição de resíduos plásticos por meio do desenvolvimento de bioplásticos. Os bioplásticos possuem propriedades semelhantes às dos plásticos convencionais e apresentam a vantagem de serem facilmente degradados pela ação de microrganismos no ambiente, podendo citar como exemplo os poli-hidroxialcanoatos (PHA), dentre eles o poli-hidroxibutirato (PHB). Estes polímeros podem representar até 80% da massa seca total da célula, tendo como característica principal a biodegradabilidade em solos e a biocompatibilidade com o tecido animal. Entre os microrganismos produtores de PHAs, a bactéria Azotobacter vinelandii pode acumular grandes quantidades de PHB intracelular com a vantagem de utilizar durante seu crescimento uma ampla variedade de açúcares como os encontrados em melaço de cana-de-açúcar, beterraba e xarope de milho, além de resíduos da suinocultura, agroindustriais, etc. Além do PHB, a bactéria A. vinelandii é capaz de produzir alginato, composto muito empregado na área de análogos de frutas ou produtos tipo imitação como: fatias de pimentão para recheios de azeitonas, imitação de anéis de cebola, imitações de caviar, carne, pescados, produtos marinhos, etc. Tendo em vista que os principais fatores limitantes para a produção de biopolímeros estão associados, principalmente, com os custos dos substratos e ao fato de que muitos microrganismos são patogênicos dificultando a sua aceitação pela comunidade em geral, este trabalho teve como objetivo utilizar... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Currently, the waste disposal is a major concern of urban organization and the environmental problems caused by production and accumulation of petrochemical plastics have encouraged many countries to management studies of the solid waste volume, including the waste plastics reduction through the bioplastics development. Bioplastics have similar properties to conventional plastics and the advantage of being easily degraded by the microorganisms action in the environment, for example, poly-hydroxyalcanoatos (PHA), including poly-hydroxybutyrate (PHB). These polymers can represent up to 80% of total dry mass of the cell, having as main feature the biodegradability in soil and the biocompatibility with animal tissue. Among the microorganisms producing PHAs, the bacterium Azotobacter vinelandii can accumulate large amounts of intracellular PHB with the advantage that they grow a wide sugars variety like those found in molasses cane sugar, beet sugar and corn syrup, and swine waste, agribusiness, etc.. Besides the PHB, the bacterium A. vinelandii is able to produce alginate, a very useful compound in the similar area of type of fruit and imitation as sliced peppers for stuffing olives, onion rings imitation, caviar, meat, fish and marine products imitation, etc.. Given that the main limiting factors for the biopolymers production are mainly associated with the substrates costs and the fact that many microorganisms are pathogenic hindering its acceptance by the community in general, this study aimed to use the pollutant by-products environment (residual oil frying, glycerin, cassava wastewater - "manipueira", vinasse and wastewater industry carbonated beverages or soft drinks) as a substrate for the poly-hydroxybutyrate and alginate production by non-pathogenic bacterium Azotobacter vinelandii. Fermentations... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Crispin Humberto Garcia Cruz / Banca: Alexandre Rodrigo Coelho / Banca: Vanildo Luiz Del Bianchi / Resumo: O alginato é um polissacarídeo normalmente extraído de paredes celulares de algas marrons utilizado nas indústrias de alimentos, farmacêuticas e biotecnológicas. A produção é concentrada no cultivo de algas marinhas marrons, mas várias bactérias do gênero Pseudomonas e Azotobacter produzem alginato. A estrutura química dos alginatos produzidos por algas é similar aos sintetizados pela A. vinelandii. Esta bactéria também produz polímeros intracelulares como o poli-hidroxibutirato (PHB), conhecido como bioplástico. Neste trabalho estudou-se a produção simultânea do alginato e PHB pela A. vinelandii utilizando sacarose, glicose e melaço de cana-de-açúcar como fontes de carbono, além de diferentes parâmetros de fermentação em agitador orbital rotatório. Os valores ótimos para a produção destes compostos foram determinados pela metodologia de superfície de resposta (MSR). O 1º experimento realizado para as três fontes de carbono foi um planejamento fatorial fracionado 26-2 (variáveis independentes: concentração da fonte de carbono; concentração de acetato de amônio; concentração de citrato de amônio e ferro (III); pH; temperatura de incubação e tempo de incubação). O 2º experimento baseou-se nos valores ótimos de produção de PHB para cada fonte de carbono e resultou em um planejamento fatorial completo 33-0 (variáveis independentes: concentração da fonte de carbono; temperatura de incubação e tempo de incubação). Verificou-se que a maior produtividade de PHB (100 mg/g de célula/h) utilizando o melaço de cana-de-açúcar ocorreu no tempo de incubação de aproximadamente 10 h, a 60,0ºC e nas concentrações de sólidos solúveis entre 14,0 - 25,0%. A glicose apresentou uma maior produtividade de PHB (60 mg/g de célula/h) no tempo de incubação de aproximadamente 10 h, entre 23,0-26,0ºC e concentração de glicose... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The alginate is a polysaccharide extracted from cell walls of brown seaweed used in the industries of food, pharmaceutical and biotechnology. The production is concentrated in the brown seaweed cultivation, but several bacteria, Pseudomonas and Azotobacter genus, produce alginate. The chemical structure of alginate produced by algae is similar to those synthesized by A. vinelandii. This bacterium also produces intracellular polymers such as polyhydroxybutyrate (PHB), known as bioplastic. In this work the simultaneous alginate and PHB production by A. vinelandii using sucrose, glucose and sugar cane molasses as carbon source, and different fermentation parameters in orbital shaker was studied. The optimum values for the production of these compounds were determined by the response surface methodology (RSM). The 1st experiment conducted for the three carbon sources was a fractionated factorial design 26-2 (independent variables: the carbon source concentration; ammonium acetate concentration; ammonium citrate and iron (III) concentration; pH; temperature and incubation time). The 2nd experiment was based on optimum values for the production of PHB for each carbon source and resulted in a full factorial design 33-0 (independent variables: the carbon source concentration; temperature and incubation time). The highest PHB yield (100 mg/g cell/h) using sugar cane molasses as a carbon source was found in 10 h at 60.0 ºC and solids soluble concentrations between 14.0 and 25.0%. The glucose showed the highest PHB yield (60 mg/g cell/h) in approximately 10 h, at temperature between 23.0 - 26.0 ºC and glucose concentration between 48.0 and 62.0 g/L. The sucrose, showed the highest PHB yield (45 mg/g cell/h) in approximately 18 h, 60.0 ºC and sucrose concentration of 10.0 g/L. For the alginate productivity using the glucose was observed that the yield was more... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Carlos Renato Corso / Banca: Cassiana Maria Reganhan Coneglian / Banca: Sandra Mara Martins Franchetti / Resumo: Este trabalho apresenta uma avaliação comparativa do potencial biossortivo e biodegradativo da levedura Saccharomyces cerevisiae na remoção de corantes têxteis de efluentes quando imobilizada em alginato de cálcio e quando em célula livre. Para isto foram preparadas soluções experimentais dos corantes Acid Blue 40 e Acid Red 151, com concentrações equivalentes a 100 μg/mL e a estas foram adicionadas esferas com a levedura imobilizada a partir de uma suspensão 10% e gotas de células livres a partir de uma suspensão 2%. Os testes comparativos de remoção dos corantes foram analisados através de espectrofotômetros Ultravioleta- Visível e Infravermelho com Transformada de Fourier, com os quais foi possível determinar a porcentagem de remoção dos corantes das soluções, os valores das Absorbâncias Relativas que revelaram se o processo predominante na descoloração foi o da biossorção e/ou biodegradação, a quantidade de biomassa em miligramas (peso seco) necessária para fazer a remoção total da cor e também determinar as alterações moleculares ocorridas nas estruturas dos corantes após os tratamentos. Os resultados mostraram que a maior porcentagem de descoloração alcançada para o Acid Blue 40 foi de 61,7% após 360 horas de tratamento com 20 esferas com a levedura imobilizada e para o Acid Red 151 foi de 81,9% após 216 horas de tratamento também com 20 esferas com o microrganismo imobilizado. Através dos valores das Absorbâncias Relativas foi possível verificar que o processo predominante na remoção da cor do Acid Blue 40 com 72 horas de tratamento com 10 e 20 esferas com Saccharomyces cerevisiae imobilizada foi o da biossorção seguido da biodegradação e para o Acid Red 151 com esse mesmo tempo de tratamento e com a mesma quantidade de biomassa imobilizada foi o da biodegradação. A quantidade de biomassa imobilizada e livre... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This paper presents a comparative assessment of the biodegradative and biosorptive potential of the yeast Saccharomyces cerevisiae in textile dyes removal of effluents when in immobilized alginate and in free cells. Therefore, experimental solutions were prepared with concentrations of the dye Acid Blue 40 and Acid Red 151 equivalent to 100 mg/mL and those were added with beads containing the immobilized yeast from a 10% suspension and drops of free cells from a 2 % suspension. Comparative tests of dye removal were analyzed by UV-Visible spectrometers and Infrared Fourier Transform on which it was possible to determine the percentage of dye removal from the solutions, the values of Relatives Absorbances that the discoloration have been proved to predominant by biosorption and / or biodegradation, the amount of biomass in milligrams (dry weight) required for a complete color removal and also to determine the molecular changes occurring in the dye structures after the treatment. The results showed that the highest decolorization percentage achieved for Acid Blue 40 was 61.7% after 360 hours of treatment with 20 immobilized yeast beads and for the Acid Red 151 it was 81.9% after 216 hours of treatment with 20 beads also with immobilized microorganism. Through the values of Relatives Absorbances it was concluded that the predominant process in dye removal of Acid Blue 40 in 72 hours of treatment with 10 and 20 beads containing imobilized Saccharomyces cerevisiae was the biosorption followed by biodegradation and in Acid Red 151 with the same treatment time and the same amount of immobilized biomass it was the biodegradation. The amount of immobilized and free biomass to obtain total removal of Acid Blue 40 solution was 87 and 38 mg/mL, respectively, and to completely remove the Acid Red 151, the required amount of free and immobilized biomass was 64 and 2 mg/mL, respectively, which... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre