Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2017 / Made available in DSpace on 2017-09-05T04:13:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 347271.pdf: 1812223 bytes, checksum: 09f8cc677acec07082dc91acd68e89f4 (MD5) Previous issue date: 2017 / A possibilidade de incremento na atividade enzimática oriunda da interação entre as enzimas e os fluidos pressurizados vem impulsionando inúmeras pesquisas na área da enzimologia. A tecnologia de alta pressão é uma técnica promissora como pré-tratamento de enzimas e o estudo das alterações das estruturas dos biocatalisadores são importantes, uma vez que há poucos trabalhos publicados na literatura e existe a necessidade de desvendar algumas indefinições sobre a estabilidade e a atividade enzimática em fluidos pressurizados. Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivo investigar a influência da pressão, força iônica e taxa de despressurização na atividade e conformação estrutural da lisozima, utilizando CO2 supercrítico (scCO2), GLP e R134a como solventes. Para tanto, os experimentos foram realizados utilizando um reator de volume variável sob tempo de exposição de 2 h, temperatura de 40 ºC, variando a pressão (100 a 200 bar), taxa de despressurização (10 a 50 bar.min-1) e concentração de cloreto de sódio (0 a 50 mmol.L-1). Planejamentos experimentais 23 e 22 com três repetições no ponto central foram utilizados para identificar o efeito das variáveis do processo bem como das possíveis interações entre elas na perda/ganho da atividade da lisozima. Por fim, estudos de estabilidade da enzima em baixas temperaturas (4 ºC e -10 ºC) após tratamento com fluidos pressurizados também foram realizados. A maior atividade residual observada foi de 141,01 ± 1,80 % para a condição de 150 bar e taxa de despressurização de 30 bar.min-1, sem o CO2 em contato com a enzima. As análises de alterações conformacionais da enzima demonstraram que a estrutura primária permaneceu inalterada em todas as condições estudadas. Em temos de estrutura secundária e terciária as análises mostraram alterações conformacionais da lisozima para as condições testadas. Estes estudos permitiram uma melhor compreensão das alterações da estrutura da enzima em pressões elevadas, resultando em uma melhor utilização e otimização das condições experimentais em processos de biocatálise futuros. / Abstract: The possibility of increase in the enzymatic activity from the interaction between the enzymes and the pressurized fluids has stimulated numerous researches in enzymology. High-pressure technology is a promising technique as a pretreatment enzyme and the study of changes in the structure of the biocatalysts are important, since there are few papers published in the literature and there is a need to reveal some uncertainties about the stability and enzymatic activity in pressurized fluids. In this context, the objective of this work was to investigate the influence of pressure, ionic strength and depressurizing rate on the activity and structural conformation of the lysozyme using supercritical CO2 (scCO2), GLP and R134a as solvents. For this purpose, the experiments were carried out using a variable volume reactor under a 2 h exposure time, at a temperature of 40 °C, varying the pressure (100 to 200 bar), the depressurizing rate (10 to 50 bar.min-1) and concentration of sodium chloride (0 to 50 mmol.L-1). Experimental design 23 e 22 with three replications at the center point were used to identify the effect of process variables and the possible interactions among them in the loss/gain of the lysozyme activity. Finally, enzyme stability studies at low temperatures (4 °C and -10 °C) after treatment with pressurized fluids were also performed. The highest residual activity observed was 141.01 ± 1.80 % for the condition of 150 bar and depressurizing rate of 30 bar.min-1, with no CO2 in contact with the enzyme. The lowest residual activity was 88.3 % for the 200 bar condition and 10 bar.min-1 depressurizing rate, with CO2 in contact with the enzyme. Analyzes of conformational changes of the enzyme demonstrated that the primary structure remained unchanged in all conditions studied. The secondary and tertiary structure analyzes showed conformational changes of lysozyme for the conditions tested. These studies allowed a better understanding of the changes in the enzyme structure at high pressures, resulting in a better use and optimization of the experimental conditions in future biocatalysis processes.

Orientador: Ben-Hur Mattiuz / Banca: Teresinha de Jesus Deleo Rodrigues / Banca: Ricardo Alfredo Kluge / Banca: Angelo Pedro Jacomino / Banca: Juliana Sanches de Laurentiz / Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade pós-colheita de caju e brócolis 'Legacy' após diferentes períodos de altas pressões. Os experimentos foram realizados no Laboratório de Tecnologia Pós-colheita da FCAV-UNESP, Câmpus de Jaboticabal, utilizando inflorescências e cajus provenientes de produções comerciais da região de Taiuva e Taquaritinga-SP. O primeiro experimento submeteu-se as inflorescências aos níveis de pressão hiperbárica aplicados foram 100 (controle), 200, 400, 600 e 800 kPa a temperatura de 22±1°C, durante 1, 2 e 3 dias. O segundo experimento consistiu em submeter os cajus às condições de pressão anteriormente durante 1, 2 e 4 dias, e por mais 2 dias em condição de ambiente (22°C, 50% UR). Foram realizadas análises para avaliar a qualidade pós-colheita (perda de massa, firmeza, coloração da casca, teor de sólidos solúveis, acidez titulável, taxa respiratória, produção de etileno ácido ascórbico, atividade antioxidante total, teor de taninos, peroxidacão de lipídeos e atividade das enzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e peroxidase (POD). A pressão de 800 kPa a 22°C diminuiu a perda de massa. A mesma tendência foi observada para a firmeza. As altas pressões (400, 600 e 800 kPa) influenciaram a menor taxa respiratória dos brócolis e cajus. Observou-se uma relação diretamente proporcional entre a pressão aplicada e a diminuição do teor de taninos nos cajus, ocorrendo a redução da síntese desse composto fenólico. Por outro lado, as maiores pre... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objective of this work was to evaluate the postharvest quality of cashew and broccoli 'Legacy' stalks after different periods of high pressure. The experiments were carried out at the Post Harvest Technology Laboratory of FCAVUNESP, Jaboticabal Campus, using inflorescences and cashews from commercial productions from Taiuva and Taquaritinga-SP. The first experiment submitted inflorescences to hyperbaric pressure levels of 100 (control), 200, 400, 600 and 800 kPa at 22 ± 1 ° C for 1, 2 and 3 days. The second experiment consisted of subjecting the cashews to pressure conditions previously for 1, 2 and 4 days, and for 2 more days at ambient conditions (22 °C, 50% RH). Analyzes were performed to evaluate postharvest quality (mass loss, firmness, peel color, soluble solids content, titratable acidity, respiratory rate, ethylene ascorbic acid production, total antioxidant activity, tannin content, lipid peroxidation and activity of the enzymes superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and peroxidase (POD) .The pressure of 800 kPa at 22 °C decreased the mass loss. The same tendency was observed for the firmness. The high pressures (400, 600 and 800 kPa) influenced the lower respiratory rate of broccoli and cashews, and a directly proportional relationship was observed between the pressure applied and the reduction of tannin content in the cashews, reducing the synthesis of this phenolic compound. Pressures (400, 600 and 800 kPa) also influenced increased CAT enzymatic activity ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-11T04:12:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344466.pdf: 3087690 bytes, checksum: 8b9bb2ad139fc46232c76e5aaa02becf (MD5) Previous issue date: 2016 / Este trabalho estudou o processamento do purê de abóbora por três tecnologias não térmicas, como alternativas ao tratamento térmico no qual o purê de abóbora foi submetido à esterilização em autoclave a 121 oC, em três intervalos de tempo para verificar suas características físico-químicas, bem como identificar os compostos voláteis do headspace, em embalagens pouch stand up. No processamento em campo elétrico pulsado (CEP), os experimentos foram realizados usando um sistema em batelada com diferentes campos de força de até 35 kV, largura de pulso entre 0,8 e 1,0 µs, frequência de 3 Hz, a 20 °C e 40 °C, para avaliar a inativação de E. coli em suco e néctar de abóbora e suas alterações físico-químicas. No processamento em alta pressão com dióxido de carbono supercrítico (APDC), os experimentos foram realizados em escala laboratorial inicialmente de acordo com um planejamento 2² para avaliar a condição de pressão e a proporção entre volume de amostra e de CO2 isotermicamente (a 32 °C) ideais para inativar E. coli em níveis máximos. A condição a qual houve maior influência na redução da contagem microbiana foi selecionada para a realização de uma cinética de até 8 h, observando em intervalos de 1 h o número de bactérias sobreviventes após o processo. Nas amostras nas quais houve maior inativação de E. coli (log N/N0), análises físico-químicas e de microscopia ótica foram realizadas para avaliar o impacto da tecnologia APDC no purê de abóbora em comparação à abóbora in natura e ao purê não esterilizado. O terceiro tratamento não térmico ocorreu em plasma frio por descarga corona com argônio (Ar) como gás do processo no qual foi avaliado o efeito desta tecnologia sobre a inativação microbiana (E. coli), as características físico-químicas e parâmetros de cor em decorrência do tempo de tratamento. O tratamento térmico em autoclave a 121 °C nos tempos de 10, 20 e 30 minutos foi eficiente na eliminação da carga microbiana das amostras (< 1,0×10¹ UFC/g) e também induziu a redução de pH e a elevação de acidez titulável (AT), sólidos solúveis totais (SST) e carotenoides totais. Os compostos identificados no headspace após esterilização em autoclave foram álcoois, aldeídos, alcenos, cetonas, ésteres, terpenos e éteres, muitos deles, compostos aromáticos que caracterizam a abóbora e produtos da degradação de carotenoides e ácidos que justificam mudanças físico-químicas após o processamento. Os resultados do tratamento por CEP mostram que a carga microbiana foi reduzida moderadamente em todos os experimentos, com um máximo de aproximadamente 3 ciclos log. A contagem microbiana no tratamento APDC apresentou redução moderada em todos os experimentos com um máximo de redução de aproximadamente 3,17 ciclos log em 8 h de processo a 275 bar (2750 MPa). A microscopia ótica mostrou que o processo APDC preservou a estrutura celular e a integridade da parede celular do purê de abóbora, sendo apenas o amido danificado em função da etapa anterior de cozimento. A tecnologia de plasma frio com descarga corona para inativação de E. coli se mostrou promissora, apresentando a maior média de redução em comparação com CEP e APDC, sendo de cerca de 3,62 ciclos log para 20 min de tratamento. A cinética de inativação apresentou uma tendência de maior redução com o tempo. As características físico-químicas, indicam que o plasma induz à redução do pH do meio, porém há indicativas de que os gases do processo desempenham um papel importante ao reagirem com o meio e produzem espécies reativas. O plasma frio reduziu o teor de carotenoides totais dos purês de abóbora e quanto à cor, o parâmetro a* foi o que apresentou maior redução. As tecnologias não térmicas estudadas para o processamento do purê de abóbora se apresentaram promissoras para garantir segurança microbiológica e qualitativa. Porém, em função da diversidade de parâmetros envolvidos nestas tecnologias emergentes, muitos estudos avaliando o impacto das variáveis dos processos ou a combinação delas se fazem necessários para poder ampliar estes processos de uma escala laboratorial para uma planta piloto industrial.<br> / Abstract : This work aimed to study the pumpkin puree processing by three non-thermal technologies as alternatives to heat treatment wherein the pumpkin puree was subjected to sterilization by autoclaving at 122 °C in three intervals to check their physicochemical characteristics and identify the volatile compounds of headspace in stand up pouch packaging. In pulsed electric field process (CEP), experiments were performed using a batch system with different strength fields up to 35 kV, pulse width between 0.8 and 1.0 µs, frequency of 3 Hz, 20 °C and 40 °C, to evaluate the E. coli inactivation in pumpkin juice and nectar and their physicochemical changes. In the high-pressure processing with supercritical carbon dioxide (APDC) the experiments were performed on lab scale initially according to 2² planning to evaluate the pressure condition and the ratio between volume sample and CO2 isothermally (32 ° C) ideals to inactivate E. coli up to maximum levels. The condition in which there was a higher effect in reducing microbial counts were selected for performing a kinetics up to 8 h, with observation on 1 h intervals the number of surviving bacteria after process. Samples in which there was a higher inactivation of E. coli (log N/N0), physicochemical analysis and optical microscopy were performed to evaluate the impact of APDC technology in pumpkin puree compared to the pumpkin in nature and non-sterile pumpkin puree. The third non-thermal treatment occurred in cold plasma corona discharge with argon (Ar) as the process gas wherein the pumpkin puree was evaluated for this technology effect on microbial inactivation (E. coli), physicochemical characteristics and color parameters as a result of treatment time which was 5, 10, 15 and 20 minutes. The heat treatment in autoclave at 121 °C in 10, 20 and 30 minutes was effective in eliminating microbial load of the sample (< 1.0×10¹ CFU/g) and also induced the decrease of pH and increase of titratable acidity (TA), total soluble solids (TSS) and total carotenoids. The compounds identified in the headspace after autoclaving were alcohols, aldehydes, alkenes, ketones, esters, ethers and terpenes, many of them, aromatic compounds that characterize pumpkin and carotenoid degradation products and acids that justify physicochemical changes after processing. Results of CEP treatment show that the microbial load was decreased moderately in all experiments, with a maximum of about 3 log cycles. The microbial count in APDC treatment showed moderate reduction in all experiments with maximum reduction of about 3.17 log cycles in 8 h of process at 275 bar (2750 MPa). Optical microscopy showed that APDC process preserved cellular structure and the integrity of the pumpkin puree cell wall with only starch damaged due to baking previous step. Cold plasma corona discharge technology to inactivate E. coli proved to be promising, showing the highest average reduction compared to CEP and APDC process, being about 3.62 log cycles for 20 min of treatment. The inactivation kinetics showed a tendency of higher decrease with time. Physicochemical characteristics indicate that plasma induces decrease of pH, however there is indicative that process gases have an important role to react with the environment and produce reactive species. Cold plasma reduced the total carotenoid content of pumpkin purees and in color, the parameter a* showed the greatest reduction. Non-thermal technologies studied for pumpkin puree processing have proved promising to ensure microbiological and qualitative safety. However, due to the diversity of the parameters involved in these emerging technologies, many studies evaluating the impact of the variables of the processes or combination of then, are necessary in order to expand these processes from a lab scale to an industrial pilot plant system.

Made available in DSpace on 2018-07-27T18:26:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-10-06. Added 1 bitstream(s) on 2018-07-27T18:30:27Z : No. of bitstreams: 1 000868975.pdf: 1253556 bytes, checksum: b7821c51d2862183efe4a5ab93e8b53f (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A água de coco é considerada uma bebida peculiar, com sabor característico e propriedades terapêuticas, como a de promover reposição eletrolítica por ser rica em minerais, em especial o potássio. Porém, apresenta susceptibilidade à atuação das enzimas polifenoloxidase (PFO) e peroxidase (POD), associadas ao desenvolvimento de coloração rósea, sendo este um dos problemas na sua conservação. A inativação enzimática promovida por altas temperaturas é a alternativa comumente encontrada, entretanto altera o sabor, de forma a justificar o emprego das tecnologias que não necessitam de altas temperaturas, como a alta pressão. O presente estudo teve por objetivos avaliar os efeitos de diferentes combinações da pressão (0,1 a 600 MPa); temperatura (10 a 80°C) e adição de ácido ascórbico (0 a 20 mg/100 mL) sobre a atividade das enzimas PFO e POD, a retenção do ácido ascórbico e a contaminação microbiológica decorrente da extração e preparo da água de coco. Foram determinados pH, sólidos solúveis, acidez total titulável, teor de ácido ascórbico, cor instrumental, atividade enzimática da PFO e da POD, e, contagem de coliformes termotolerantes, Salmonella sp. e bolores e leveduras. Foram obtidas as superfícies de resposta com as equações ajustadas ao modelo estatístico para a atividade residual da POD e teor residual de ácido ascórbico. Os resultados demonstraram que a adição de ácido ascórbico nas proporções de 10 e 20 mg/100 mL resultou em inibição para ambas enzimas estudadas, com atividade residual inferior a 10% em todos os ensaios, independente da pressão e da temperatura. A inibição da POD (atividade residual 4,61%) ocorreu sem a adição de ácido ascórbico à pressão atmosférica e temperatura de 80°C; sob as mesmas condições foi observada a completa inibição da PFO. Nos níveis de pressão investigados e sem adição de ácido ascórbico, a inibição máxima da atividade da... / Coconut water is considered a peculiar drink with distinctive taste and therapeutic properties, such as an electrolyte replacer by being rich in minerals, especially potassium, however, shows susceptibility to the enzymes polyphenol oxidase enzyme (PFO) and peroxidase (POD), associated with the development of pink color, which is one of the problems for its conservation. Enzymatic inactivation by high temperatures is the alternative commonly found, however affecting taste, which justifies the use of other technologies that do not require high temperatures, such as high pressure. This study aimed to evaluate the effects of different combinations of pressure (0.1 to 600 MPa), temperature (10 to 80°C) and addition of ascorbic acid (0 to 20 mg/100ml) on the enzyme activity of PFO and POD, retention of ascorbic acid and microbial contamination which occurs during the extraction and preparation of coconut water. An experimental design was proposed to determine pH, soluble solids, titratable acidity, ascorbic acid content, instrumental color, enzymatic activity of PFO and POD, and thermo tolerant coliforms, Salmonella sp. and molds and yeasts counts. The response surfaces with adjusted equations to the statistical model for the residual POD activity and residual ascorbic acid were obtained. The results showed that the addition of ascorbic acid at 10 and 20 mg/100 ml resulted in the inhibition of both enzymes studied, with a residual activity less than 10% in all experiments regardless of pressure and temperature. Inhibition of POD (4.61% residual activity) was obtained without the addition of ascorbic acid at atmospheric pressure and 80°C; under the same conditions it was found complete inhibition of PFO. In the pressure levels studied and without ascorbic acid, the maximum inhibition of PFO enzyme activity was 59.54% for the combination of maximum pressure (600 MPa) and maximum temperature (80°C), but with POD activity higher than the ...

Orientador: Roger Darros-Barbosa / Banca: Ellen Silva Lago Vanzela / Banca: Amauri Rosenthal / Resumo: A água de coco é considerada uma bebida peculiar, com sabor característico e propriedades terapêuticas, como a de promover reposição eletrolítica por ser rica em minerais, em especial o potássio. Porém, apresenta susceptibilidade à atuação das enzimas polifenoloxidase (PFO) e peroxidase (POD), associadas ao desenvolvimento de coloração rósea, sendo este um dos problemas na sua conservação. A inativação enzimática promovida por altas temperaturas é a alternativa comumente encontrada, entretanto altera o sabor, de forma a justificar o emprego das tecnologias que não necessitam de altas temperaturas, como a alta pressão. O presente estudo teve por objetivos avaliar os efeitos de diferentes combinações da pressão (0,1 a 600 MPa); temperatura (10 a 80°C) e adição de ácido ascórbico (0 a 20 mg/100 mL) sobre a atividade das enzimas PFO e POD, a retenção do ácido ascórbico e a contaminação microbiológica decorrente da extração e preparo da água de coco. Foram determinados pH, sólidos solúveis, acidez total titulável, teor de ácido ascórbico, cor instrumental, atividade enzimática da PFO e da POD, e, contagem de coliformes termotolerantes, Salmonella sp. e bolores e leveduras. Foram obtidas as superfícies de resposta com as equações ajustadas ao modelo estatístico para a atividade residual da POD e teor residual de ácido ascórbico. Os resultados demonstraram que a adição de ácido ascórbico nas proporções de 10 e 20 mg/100 mL resultou em inibição para ambas enzimas estudadas, com atividade residual inferior a 10% em todos os ensaios, independente da pressão e da temperatura. A inibição da POD (atividade residual 4,61%) ocorreu sem a adição de ácido ascórbico à pressão atmosférica e temperatura de 80°C; sob as mesmas condições foi observada a completa inibição da PFO. Nos níveis de pressão investigados e sem adição de ácido ascórbico, a inibição máxima da atividade da... / Abstract: Coconut water is considered a peculiar drink with distinctive taste and therapeutic properties, such as an electrolyte replacer by being rich in minerals, especially potassium, however, shows susceptibility to the enzymes polyphenol oxidase enzyme (PFO) and peroxidase (POD), associated with the development of pink color, which is one of the problems for its conservation. Enzymatic inactivation by high temperatures is the alternative commonly found, however affecting taste, which justifies the use of other technologies that do not require high temperatures, such as high pressure. This study aimed to evaluate the effects of different combinations of pressure (0.1 to 600 MPa), temperature (10 to 80°C) and addition of ascorbic acid (0 to 20 mg/100ml) on the enzyme activity of PFO and POD, retention of ascorbic acid and microbial contamination which occurs during the extraction and preparation of coconut water. An experimental design was proposed to determine pH, soluble solids, titratable acidity, ascorbic acid content, instrumental color, enzymatic activity of PFO and POD, and thermo tolerant coliforms, Salmonella sp. and molds and yeasts counts. The response surfaces with adjusted equations to the statistical model for the residual POD activity and residual ascorbic acid were obtained. The results showed that the addition of ascorbic acid at 10 and 20 mg/100 ml resulted in the inhibition of both enzymes studied, with a residual activity less than 10% in all experiments regardless of pressure and temperature. Inhibition of POD (4.61% residual activity) was obtained without the addition of ascorbic acid at atmospheric pressure and 80°C; under the same conditions it was found complete inhibition of PFO. In the pressure levels studied and without ascorbic acid, the maximum inhibition of PFO enzyme activity was 59.54% for the combination of maximum pressure (600 MPa) and maximum temperature (80°C), but with POD activity higher than the ... / Mestre