o setor vitivinícola é responsável por 1% do Produto Interno Bruto (PIB) do Rio Grande do Sul, sendo o estado responsável por 90% da produção Brasileira de vinhos, cujo mercado é crescente. Na indústria vitícola cerca de 25% da quantidade processada de uva transforma-se em resíduos, representados principalmente por cascas, sementes e engaço. Este trabalho teve como objetivo analisar as características nutricionais de bagaço de Vitis sp e o seu enriquecimento com Aspergillus niger T0005/007-2. Foi verificado que a fermentação em estado sólido destes resíduos utilizando o fungo filamentoso A. niger eleva os teores de . proteína bruta de resíduos de uva, além do aumento do valor calórico, de carboidratos, fibra alimentar total, lipídios, e umidade. O incremento dos carboidratos 20 dias após a exposição ao fungo A. niger é um fator favorável para utilização do mesmo para ração animal, pois desta forma se torna a formulação mais adequada para uma complementação à ração de suínos. O crescimento de micélio do fungo A. niger, sobre resíduos de engaço de Vitis sp mostra-se promissor para o aumento do valor nutricional dos resíduos da produção de uva, que já vêm sendo utilizados na alimentação de alguns animais. Com base nesses resultados, a bioconversão do engaço da uva empregando fermentação em estado sólido com linhagens de A. niger pode ser um complemento para alimentação de animais (sic). / The wine sector is responsible by 1% ofthe Gross Domestic Product (GDP) of Rio Grande do Sul, being the state responsible by 90% of the brazilian production of wines, which market is growing. In the wine industry, around 25% of the processed amount of grape turn's into waste, mainly represented by grape skins, seeds and stems. This work had the objective of analyzing the nutritional characteristics of Vitis sp stem's and its improvement with Aspergillus niger T0005/007-2. It was checked that the solid state fermentation of those wastes using the filamentous fungus A. niger increases the crude protein content of grape waste, besides the caloric value risement, of carbohydrates, total dietary fiber, lipids and moisture. The increment of the carbohydrates 20 days afier the exposition to the fungus A. niger is a favorable facto r to the usage for animal food, because in this way, the formulation it can be added to a swine's feed complementation. The implementation of fungus A. niger, into stem's Vitis sp wastes seems promissing to the nutritional value agregation over wastes of grape production that are already being used into the feed of some animals. Based on these results, the grape's stem bioconversion using the solid state fermentation method could be an alternative at animal's feeding (sic).

Orientador: Renato Bonatelli Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-07-16T10:51:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Umbuzeiro_GiseladeAragao_M.pdf: 2232877 bytes, checksum: 4a58878edb7dd279319ab5baa54c6cd8 (MD5) Previous issue date: 1985 / Resumo: Este trabalho teve por objetivo o isolamento e análise genética de mutantes com produção alterada de amiloglicosidase (AG) na linhagem HAP de Aspergillus niger. Foram estudados mutantes auxotróficos e morfológicos quanto à produção da enzima, observando-se que a maioria não apresentava alteração na produção de AG com relação à linhagem original HAP, com exceção das linhagens pdxlolvl e purl que apresentaram produção significativamente menor. Teste para avaliação da atividade enzimática na presença de inibidor específico para AG e dextrina limite como substrato mostrou que as medidas realizadas durante o trabalho referem-se principalmente à AG. A utilização da luz ultravioleta como mutagênico para obtenção de mutantes com produção diminuída de AG foi satisfatória, tendo sido obtida uma freqüência total de mutantes de 3;0%. Pela metodolog1a de pré-seleção empregada não foi conseguido nenhum mutante de produção aumentada. Testes de interação alélica mostraram que todas as mutações induzidas eram recessivas. No teste de complementação pelo menos dois genes que afetam a produção de AG parecem ter sido revelados, o lap61 e lap73 e/ou lap38. Análise mitótica dos segregantes mostrou ligação entre os genes nic_ fwn e olv e também evidenciou ligação entre o gene pab e o lap61 / Abstract: The claims of this work were iso1ation and genetical analysis of altered amylog1ucosldase production mutants using the HAP strain or Aspergillus niger. Enzyme production was studied in auxotrophs and morphologica1 mutants and most or them do not show AG production alterations, except pdxlolvl and purl strains showed significant decreased production comparing with the original strain HAP. Teste to evaluate enzimatic activity in presence of AG especific Inibitor and using limit dextrin as substrate showed that the activlty measured during this work was mainly the AG activity. The use of ultraviolet light as mutagenic to obtain decreased AG production mutants was satisfactory, and the total frequency or mutants was 3,0%. Pre-selection methodology was not efficient to obtain increasead AG production mutants. Alelic interaction tests showed that a11 the induced mutations were recessives. Complementation test showed at least two genes envolved in AG production, lap61 and lap73 and/or lap38. Mitotic analysis demonstrated linkage between the genes nic, f'wn and olv_ and between pab and lap61 / Mestrado / Genetica / Mestre em Ciências Biológicas

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Os solos brasileiros apresentam no geral alto grau de intemperismo e são caracterizados pelo baixo teor de fósforo (P) disponível às plantas, devido à forte ligação com os minerais do solo (oxi-hidróxidos de Fe e Al). Esse elemento muito importante no metabolismo vegetal necessita ser aplicado em grandes quantidades na forma de adubo fosfatado para obtenção de altas produtividades agrícolas. No entanto, a produção de fertilizante solúvel convencional, como é o caso do superfosfato triplo (SFT), envolve gastos elevados de energia e emprego de ácidos fortes, gerando resíduos com alto potencial de contaminação ao meio ambiente. A fim de eliminar a etapa de acidificação industrial, nosso objetivo foi avaliar um biofertilizante fosfatado (BF) produzido a partir da solubilização de fosfato de rocha de Araxá (pouco reativo), pelo fungo Aspergillus niger. Nesse trabalho, foi testada em plantas de milho: (i) a eficiência do BF como substituinte parcial de SFT; (ii) alterações morfológicas de raízes de milho causadas pelo fungo presente no BF. No primeiro teste, em esquema fatorial 6x2, foram aplicadas doses de BF a fim de substituir o SFT em 0, 25, 50, 75 e 100 %, mais controle sem aplicação de P. A aplicação ocorreu em dois métodos, localizado em linha e volume total do solo. Foram avaliados o peso de massa seca da parte aérea, teor e conteúdo de P no tecido vegetal, atividade da fosfatase ácida e índice Spad. Para a análise das alterações morfológicas de raízes, foram utilizados tubos rizothron preenchidos com areia, com a aplicação dos tratamentos em volume total. Os tratamentos foram: SFT; BF com fungo vivo; BF com fungo morto; controle sem P. As coletas da parte aérea e raízes correram a cada 7 dias, iniciando a contagem ao sétimo dia. Foram avaliadas a produção de matéria seca de raízes, da parte aérea, a área superficial de raízes, o volume radicular e as classes de diâmetro de raízes. As doses de substituição mais promissoras foram de 25 e 50%, representando 89,02 e 80,86% da produção vegetal do SFT e 88,67 e 81,81% do conteúdo de P no tecido vegetal, respectivamente, ambos em aplicação em volume total. A presença do fungo vivo no BF não proporcionou diferenças nos parâmetros analisados. Apesar de serem necessários mais estudos e adaptações no processo de produção, o BF se mostrou promissor na substituição parcial da adubação fosfatada com SFT. O uso de BF proporciona, através da sua composição, o aproveitamento de resíduos agrícolas de baixo custo e a utilização de jazidas nacionais de fosfato de rocha, as quais possuem baixa reatividade. / Brazilian soils generally are highly weathered and characterized by low phosphate (P) content available to plants, due to high affinity of P to soil minerals, specially oxi-hydroxides of iron and aluminium. This important element in vegetal metabolism is needed to be applied in great quantities as phosphate fertilizer in order to attain high crop yields. However, the production of soluble conventional fertilizers, such as triple superphosphate (TSP), is costly and employs strong acids, generating residues potentially harmful to the environment. In order to avoid industrial acidification, our aim was to access the performance of a phosphate biofertilizer (BF) obtained from the solubilization of Araxá phosphate rock (low reactivity) by the fungus Aspergillus niger, L.. The suitability of BF to corn plants was investigated for: (i) efficiency of BF replacing TSP and (ii) morphological changes in plant roots caused by the fungus present in the BF. In the first experiment, designed in a 6 x 2 factorial scheme, rates of BF were applied in order to replace 0, 25, 50, 75 or 100% of TSP plus a control without P addition. The fertilizer was applied in bands or thoroughly mixed with soil. Plant shoot dry mass, total P content accumulated in the shoot, acid phosphatase activity and Spad index were measured. In the second experiment, morphological changes in plant roots were evaluated using rizothron tubes filled with sand where BF was mixed thoroughly. The treatments were TSP, BF with living fungus, BF with dead fungus and the control without P addition. Plant shoot and roots were collected every 7 days, starting from the 7th day after emergence. We measured dry mass of shoot and root, root surface area, volume and diameter. We found that when applied in total soil volume, fertilizer mixtures containing 25 and 50% of BF, a 89 and 80.9% of the dry matter and 88.7 and 81.8% of P content compared to the addition of 100% of TSP, respectively. For the variables measured, there was no difference in the results when applying BF with alive or dead fungus. We conclude that although further studies and improvement in the BF production are needed, the use of BF as partial replacer for TSP fertilizer is promising. Furthermore, BF use allows the recycling of low cost agricultural residues and the utilization of national deposits of rock phosphate, which are low reactive.

Neste estudo foi avaliada a remoção de metil paration - inseticida e atrazina - herbicida presentes em água, em reatores de bancada, com fungos. A pesquisa foi dividida em quatro etapas: operação em batelada com metil paration e micélio fúngico, com e sem glicose; teste de toxicidade em placas com Aspergillus niger AN400; operação em batelada com os pesticidas atrazina e metil paration e esporos de Aspergillus niger AN400, com e sem glicose; e operação em reatores de leito fixo e fluxo ascendente. Na primeira etapa, a remoção de metil paration foi de 97% nos reatores sem glicose e 94% nos reatores com glicose com 32 dias de reação. Na operação em batelada, com esporos, um modelo cinético de primeira ordem representou bem a velocidade de decaimento de metil paration nesta fase, principalmente, nos reatores que continham glicose. Para os experimentos sem adição de glicose, a constante cinética foi de 0,063 &#177 0,005/h, enquanto que para os experimentos com glicose a constante foi de 0,162 &#177 0,014/h. Dessa forma, a adição de glicose resultou efetivamente em aumento na velocidade de conversão do inseticida. Na fase experimental, com atrazina e esporos de Aspergillus niger AN400, a presença do substrato primário (glicose) não teve influência na remoção de atrazina, sendo que os percentuais de remoção foram muito próximos aos percentuais encontrados nos reatores sem glicose. O estudo cinético, nessa fase com atrazina e esporos, revelou que para os experimentos sem a adição de glicose, o valor da velocidade de conversão de atrazina (RATZo) foi de 0,023/d, enquanto que para os experimentos com glicose (RATZo) foi 0,022/d. Portanto, a adição de glicose parece não ter influenciado significativamente a velocidade de remoção do herbicida por Aspergillus niger AN400. O teste de toxicidade demonstrou que metil paration e atrazina não inibiram o crescimento do fungo nas várias concentrações testadas, inclusive nas mais elevadas, que foram 60 mg/L e 25 mg/L para metil paration e atrazina, respectivamente. No reator de leito fixo a remoção de metil paration foi de 40% com 12 h de tempo de detenção hidráulica, e 0,5 g glicose/L. Porém, quando a concentração de glicose foi duplicada a remoção de metil paration diminuiu para 35%. Neste reator o pH se manteve na faixa ácida 3,4 a 5,2, considerada ideal para os fungos. Os resultados encontrados mostram a viabilidade dos fungos para remoção desses pesticidas, considerados persistentes no ambiente. / In this study the removal of methyl parathion was evaluated - insecticide and atrazine - herbicide present in water, in reactors with fungi. The research was divided in four stages: operation in batch reactors with methil parathion and micelium fungus, with and without glucose; toxicity test in plates with Aspergillus niger AN400; operation in batch reactors with the pesticides atrazine and methyl parathion and spore of Aspergillus niger AN400, with and without glucose; and operation in reactors of fixed bed and ascending flow. In the first stage the removal of methyl parathion was 97% in reactors without glucose and 94% in reactors with glucose in 32 days of reaction time. In the operation in batch with spores, a kinetic model of first order represented very well the speed of decline of the methyl parathion in this step, in the reactors that contained glucose, mainly. For the experiments without the glucose addition, the kinetic constant was 0,063 &#177 0,005/h, and for the experiments with glucose the constant was of 0,162 &#177 0,014/h. In that way, the glucose addition resulted in increase in the speed of conversion of the insecticide. In the experimental step with atrazine and spores of Aspergillus niger AN400, the presence of the primary substratum (glucose) didn\'t have influence in the atrazine removal, and the percentile removal lays very close to the percentile found in the reactors without glucose. The kinetic study, in that step with atrazine and spores, revealed that for the experiments without the glucose addition, the value of the speed conversion of atrazine (RATZo) was 0,023/d, and for the experiments with glucose (RATZo) was 0,022/d. Therefore, the glucose addition seems not to have influenced significantly the speed of removal of the herbicide for Aspergillus niger AN400. The toxicity test demonstrated that methyl parathion and atrazine didn\'t inhibit the growth of fungi in the several concentrations, including in high concentrations, that were tested 60 mg/L and 25 mg/L to methyl parathion and atrazine, respectively. The reactor of fixed bed got removal of methyl parathion of 40% in 12 hours of detention hydraulic, in 0,5 g glicose/L. However, when the glucose concentration was doubled the removal of methyl parathion decreased to 35%. In this reactor the pH kept in the acid strip (3,4 - 5,2), considered ideal for the fungi, and conductivity values didn\'t favor the hydrolysis of the insecticide. The found results show the viability of the fungi for removal of those pesticides, considered recalcitrant to the environment.

Os solos brasileiros apresentam no geral alto grau de intemperismo e são caracterizados pelo baixo teor de fósforo (P) disponível às plantas, devido à forte ligação com os minerais do solo (oxi-hidróxidos de Fe e Al). Esse elemento muito importante no metabolismo vegetal necessita ser aplicado em grandes quantidades na forma de adubo fosfatado para obtenção de altas produtividades agrícolas. No entanto, a produção de fertilizante solúvel convencional, como é o caso do superfosfato triplo (SFT), envolve gastos elevados de energia e emprego de ácidos fortes, gerando resíduos com alto potencial de contaminação ao meio ambiente. A fim de eliminar a etapa de acidificação industrial, nosso objetivo foi avaliar um biofertilizante fosfatado (BF) produzido a partir da solubilização de fosfato de rocha de Araxá (pouco reativo), pelo fungo Aspergillus niger. Nesse trabalho, foi testada em plantas de milho: (i) a eficiência do BF como substituinte parcial de SFT; (ii) alterações morfológicas de raízes de milho causadas pelo fungo presente no BF. No primeiro teste, em esquema fatorial 6x2, foram aplicadas doses de BF a fim de substituir o SFT em 0, 25, 50, 75 e 100 %, mais controle sem aplicação de P. A aplicação ocorreu em dois métodos, localizado em linha e volume total do solo. Foram avaliados o peso de massa seca da parte aérea, teor e conteúdo de P no tecido vegetal, atividade da fosfatase ácida e índice Spad. Para a análise das alterações morfológicas de raízes, foram utilizados tubos rizothron preenchidos com areia, com a aplicação dos tratamentos em volume total. Os tratamentos foram: SFT; BF com fungo vivo; BF com fungo morto; controle sem P. As coletas da parte aérea e raízes correram a cada 7 dias, iniciando a contagem ao sétimo dia. Foram avaliadas a produção de matéria seca de raízes, da parte aérea, a área superficial de raízes, o volume radicular e as classes de diâmetro de raízes. As doses de substituição mais promissoras foram de 25 e 50%, representando 89,02 e 80,86% da produção vegetal do SFT e 88,67 e 81,81% do conteúdo de P no tecido vegetal, respectivamente, ambos em aplicação em volume total. A presença do fungo vivo no BF não proporcionou diferenças nos parâmetros analisados. Apesar de serem necessários mais estudos e adaptações no processo de produção, o BF se mostrou promissor na substituição parcial da adubação fosfatada com SFT. O uso de BF proporciona, através da sua composição, o aproveitamento de resíduos agrícolas de baixo custo e a utilização de jazidas nacionais de fosfato de rocha, as quais possuem baixa reatividade. / Brazilian soils generally are highly weathered and characterized by low phosphate (P) content available to plants, due to high affinity of P to soil minerals, specially oxi-hydroxides of iron and aluminium. This important element in vegetal metabolism is needed to be applied in great quantities as phosphate fertilizer in order to attain high crop yields. However, the production of soluble conventional fertilizers, such as triple superphosphate (TSP), is costly and employs strong acids, generating residues potentially harmful to the environment. In order to avoid industrial acidification, our aim was to access the performance of a phosphate biofertilizer (BF) obtained from the solubilization of Araxá phosphate rock (low reactivity) by the fungus Aspergillus niger, L.. The suitability of BF to corn plants was investigated for: (i) efficiency of BF replacing TSP and (ii) morphological changes in plant roots caused by the fungus present in the BF. In the first experiment, designed in a 6 x 2 factorial scheme, rates of BF were applied in order to replace 0, 25, 50, 75 or 100% of TSP plus a control without P addition. The fertilizer was applied in bands or thoroughly mixed with soil. Plant shoot dry mass, total P content accumulated in the shoot, acid phosphatase activity and Spad index were measured. In the second experiment, morphological changes in plant roots were evaluated using rizothron tubes filled with sand where BF was mixed thoroughly. The treatments were TSP, BF with living fungus, BF with dead fungus and the control without P addition. Plant shoot and roots were collected every 7 days, starting from the 7th day after emergence. We measured dry mass of shoot and root, root surface area, volume and diameter. We found that when applied in total soil volume, fertilizer mixtures containing 25 and 50% of BF, a 89 and 80.9% of the dry matter and 88.7 and 81.8% of P content compared to the addition of 100% of TSP, respectively. For the variables measured, there was no difference in the results when applying BF with alive or dead fungus. We conclude that although further studies and improvement in the BF production are needed, the use of BF as partial replacer for TSP fertilizer is promising. Furthermore, BF use allows the recycling of low cost agricultural residues and the utilization of national deposits of rock phosphate, which are low reactive.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O conhecimento da biodiversidade e bioprospecção de novos micro-organismos tornaram-se um dos focos principais da era biotecnológica, visto que a utilização destes organismos na busca de soluções nas áreas de alimento, saúde, meio ambiente e indústria vem crescendo de forma acelerada no atual cenário mundial. A utilização de micro-organismos é tida como uma potencial alternativa para a biotecnologia ambiental e industrial. A presente proposta visa gerar informações acerca dos mecanismos fisiológicos, através da avaliação dos aspectos relativos ao crescimento, proteínas totais, acumulação de polifosfato, atividade das enzimas extracelulares, sistemas antioxidante enzimático e remoção do metal, por Aspergillus niger UCP/ WFCC 1261, isolado da caatinga, em função da indução de estresse oxidativo por cobre no meio de cultivo. O isolado foi cultivado em meio Sabouraud, contendo cobre, nas concentrações de 0,5 mM; 1mM e 2 mM durante 15 dias, sob a temperatura de 28 C. A variação do polifosfato, proteínas totais e atividades das enzimas antioxidantes, foram avaliadas em função do cultivo nos diferentes meios, na presença e ausência do metal. Para as determinações das atividades das enzimas extracelulares foram utilizadas metodologias específicas, durante o crescimento na ausência e em presença do íon metálico. Os aspectos morfo-ultraestruturais foram analisados sob microscopia de luz e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos fornecem informações essenciais para o entendimento da diversidade microbiana, bem como dados acerca do comportamento do micro-organismo frente ao cobre com sua potencial aplicação nos processos biotecnológicos associados à remediação de ambientes poluídos com cobre. / The knowledgement about the biodiversity and the bioprospection of new microorganisms are the main focus of the biotechnological age, since the use of these organisms in the areas of food, health, environment and industry is increasing in the current world-wide scene. The use of microorganisms is one alternative potential for ambient and industrial biotechnology. Present proposal aims at to provide informations about the physiological mechanisms by using the evaluation of growth, accumulation of polyphosphate, total proteins, extracellular enzyme activity, antioxidant enzyme systems and metal renoção by Aspergillus niger UCP / WFCC 1261, isolated from caatinga, depending on the induction of oxidative stress by copper in the culture medium. The isolate was grown on Sabouraud medium containing copper at concentrations of 0.5 mM, 1 mM and 2 mM for 15 days under a temperature of 28 C. The variation of polyphosphate, total protein and antioxidant enzyme activities were measured as a function of cultivation in different media in the presence and absence of metal. For the determination of enzyme activities, extracellular specific methodologies were used during growth in the absence and presence of the metal ion. Morphological and ultrastructural aspects were analyzed by light microscopy and scanning electron microscopy. The results could be used to generate essential knowledge related to the behavior understanding face the copper presence and its potential application in the biotechnological processes related to environment remediation polluted with the heavy metal.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:51:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 01 - Capa_Abstract.pdf: 87328 bytes, checksum: a7d0b37a2134cc647e2ff3372fd82fa4 (MD5) Previous issue date: 2011-07-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The low reactivity of Brazilian rock phosphates (RPs) is the most significant obstacle for the direct application of these minerals in the soil since they are frequently incapable of releasing sufficient phosphorus (P) to the plants. The use of phosphatesolubilizing fungi has been considered as a sustainable, low-cost technology, capable of increasing the efficiency of RPs and allowing their direct use by farmers. The objective of this work was to select fungal isolate capable of solubilizing non-reactive RPs and to study the influence of cultivation conditions on phosphate solubilization in liquid medium and in a solid state fermentation (SSF) system with sugarcane bagasse as substrate. Aspergillus niger FS1 presented the highest ability to solubilize Araxá, Catalão, and Patos de Minas RPs, solubilizing 33 %, 25 %, and 38 %, respectively, after 7 days of incubation in liquid medium. Thus, A niger FS1 and Patos de Minas RP were selected for the next experiments. The influence of two carbon sources, glucose and sucrose, and of two nitrogen sources, ammonium sulfate and sodium nitrate, on Patos de Minas solubilization in a SSF system was also tested. The highest values for soluble P were obtained in the presence of glucose or sucrose in the absence of the nitrogen sources tested. The addition of either glucose or sucrose to the SSF system, in the absence of N sources, led to an average solubilization of Patos de Minas RP of 85 %. The isolate FS1 was also shown to oxidize elemental sulfur (S°) in the culture medium at 1% (w/v) resulting in a S-SO4 2- concentration of 294 mg L-1. The influence of sucrose, ethanol, and S° on RP solubilization was subsequently tested. RP solubilization was influenced only by the sucrose concentrations. Soluble P increased as the sucrose concentrations increased up to 7.3 g L-1 leading to an estimate of 95 % solubilization after 15 days of incubation. The solubilization efficiency per gram of biomass (EPB) increased as the mineral nutrient concentrations were decreased in the Czapeck culture medium. After seven days of incubation, EPB obtained in the medium without minerals was approximately five times higher than that obtained with the original concentration of mineral nutrients in the Czapeck medium. The fungal response to the nutritional stress was also studied by transferring the fungal biomass to a new medium containing minerals (original Czapeck) and to another without minerals. The biomass produced in the absence of minerals was lower than that produced in the original Czapeck. However, the EPB obtained under the first condition was higher than in the second. Thus, the higher EPB observed in the medium without minerals compensated the lower biomass obtained. From the 2nd day after biomass transfer, the estimated soluble P was the same in both media and, at the end of five days of incubation, the estimated solubilized P corresponded to 76 %. / A baixa reatividade dos fosfatos naturais (FNs) brasileiros é o maior obstáculo à aplicação direta desses minérios ao solo, pois frequentemente são incapazes de disponibilizar quantidades suficientes de fósforo (P) para as plantas. A utilização de fungos solubilizadores de fosfatos tem sido vista como biotecnologia sustentável e de baixo custo, capaz de incrementar a eficiência dos FNs, possibilitando o aproveitamento direto dessas fontes de P pelos agricultores. O objetivo deste trabalho foi selecionar isolado fúngico capaz de solubilizar FNs não reativos e estudar a influência das condições de cultivo sobre o processo de solubilização em meio líquido e em sistema de fermentação em estado sólido (FES) tendo bagaço de cana-de-açúcar como substrato. Dos 13 isolados fúngicos avaliados quanto ao potencial de solubilização dos fosfatos de Araxá, de Catalão e de Patos de Minas em meio líquido, Aspergillus niger FS1 apresentou o melhor desempenho, solubilizando aproximadamente 33 % do FN de Araxá, 25 % do FN de Catalão e 38 % do FN de Patos de Minas após sete dias de incubação. Dessa forma, o isolado A. niger FS1 e o FN de Patos de Minas foram selecionados para os demais experimentos. Avaliou-se a influência de duas fontes de carbono, glicose e sacarose, e de duas fontes nitrogenadas, sulfato de amônio e nitrato de sódio, sobre a solubilização do FN em sistema de FES. Os maiores valores de P solúvel foram obtidos na presença de glicose ou de sacarose combinada com a ausência de fonte de nitrogênio. A adição de glicose ou de sacarose ao sistema de FES, na ausência de fonte nitrogenada propiciou, em média, 85 % de solubilização do FN de Patos de Minas por A. niger FS1. Constatou-se que o isolado FS1 foi capaz de gerar íons SO4 2- a partir da oxidação de enxofre elementar (S°). O meio de cultura suplementado com S° a 1 % (m/v) e inoculado com o fungo apresentou concentração de 294 mg L-1 de S-SO4 2-. Avaliou-se a influência da sacarose, do etanol e do S° sobre a solubilização do FN em sistema de FES. A solubilização foi influenciada somente pelas concentrações do açúcar. O P solúvel aumentou em função do aumento da concentração de sacarose até 7,23 g L-1, obtendo-se a estimativa de 95 % de solubilização do FN ao final de um período de 15 dias de incubação. A eficiência de solubilização de P por grama de biomassa (EPB) aumentou em função da diminuição da dose de nutrientes minerais no meio Czapek. Após sete dias de incubação, a EPB obtida no meio sem minerais foi, aproximadamente, cinco vezes superior à EPB alcançada no meio com a concentração original de minerais do meio Czapek. A resposta fúngica ao estresse nutricional foi também estudada pela transferência de determinada biomassa para meio com minerais (meio Czapek original) e para meio sem minerais. A biomassa produzida na ausência de minerais foi inferior à produzida em meio Czapek original. No entanto, a EPB obtida na primeira condição foi superior. Assim, a maior EPB observada no meio sem minerais compensou a menor biomassa obtida nessa condição. A partir do segundo dia após a transferência da biomassa, o P solúvel estimado foi o mesmo nos dois meios e, ao final do período de cinco dias de incubação, estima-se que tenha ocorrido aproximadamente 76 % de solubilização do FN.

No presente trabalho, a produção de pectinases por Aspergillus niger LB-02-SF em estado sólido foi estudada em biorreator de tambor rotativo em escala de bancada. Adicionalmente, a extração e a concentração do extrato enzimático foram avaliadas. Com o extrato concentrado por ultrafiltração, formulações com KCl e glicerol foram testadas quanto à conservação da atividade enzimática e à eficiência no tratamento de sucos de frutas. Com respeito à produção das pectinases em biorreator, os parâmetros de operação avaliados foram: a agitação, a temperatura do cultivo, o volume de ocupação (30, 50 e 70%) e o fluxo específico de ar (0,18, 0,36, 0,54, 0,72 e 0,90 LkgM – litros de ar por kg de meio por minuto). Ensaios sem e com agitação do biorreator (frequência de 1 rpm por 5 minutos, a cada 120 minutos) indicaram que, para o volume de ocupação de 30%, a agitação leva ao aumento do crescimento fúngico e à redução da produção de enzimas, enquanto que com 50% de ocupação, comportamento oposto foi observado. Com 70% de ocupação, não foi observada diferença significativa entre as atividades pectinolíticas obtidas com e sem agitação, sendo que, em ambos os casos, a produção foi prejudicada pela insuficiente aeração do meio. O intervalo entre os eventos de agitação foram avaliados para o volume de ocupação em 70%, não sendo observada diferença significativa na produção de pectinases nos intervalos de 120 minutos (condição padrão) e 90 minutos. Para um intervalo de 60 minutos, a atividade reduziu-se em aproximadamente 58%. Os cultivos com controle de temperatura em 34oC e sem controle indicaram que a produção enzimática foi favorecida com a elevação natural da temperatura do cultivo, um aspecto que pode estar relacionado a uma condição de estresse que levaria à maior produção enzimática. Fluxos específicos de ar entre 0,18 e 0,90 LkgM foram testados em ensaios com 30 e 50% de volume de ocupação do biorreator. Maior crescimento fúngico foi atingido quando o biorreator foi carregado com menor volume de ocupação. Com o fluxo intermediário de 0,54 LkgM, as maiores atividades enzimáticas para ambos os volumes de ocupação foram atingidas; porém, a ocupação de 50% do volume resultou na maior atividade pectinolítica, 178,2 U/g, com uma atividade de 133,4 U/g sendo medida com 30% de ocupação. No estudo sobre a extração de pectinases do meio sólido, com água pH 4, sob agitação de 200 rpm, foi observado que tempos entre 15 e 120 minutos apresentaram resultados similares. Os resultados atingidos apontam que para maior produção enzimática o biorreator deve ser operado com 50% de ocupação, fluxo específico de ar de 0,54 LkgM e intervalos entre as agitações de 120 minutos. Temperaturas de extração de 20, 30 e 40oC não influenciaram na extração de proteínas, porém a atividade de pectinases foi reduzida em 40% a 40oC, possivelmente em razão da termoestabilidade da enzima. Entre as razões de extração sólido / líquido avaliadas, o valor de 1/10 foi a que resultou na maior atividade enzimática solubilizada, sendo recuperados 81% da atividade pectinolítica presente no meio. Nos ensaios de concentração, a ultrafiltração do extrato concentrado sem qualquer tratamento prévio resultou em recuperação de 59% das enzimas e em fluxo final de permeado da ordem de 11 L/m2/h. Por outro lado, o protocolo de operação que incluía o uso de carvão ativado e microfiltração, apresentou recuperação de enzimas de 74% e fluxo final de permeado de 24 L/m2/h, demonstrando a importância dos pré-tratamentos na ultrafiltração. Previamente à preparação das formulações enzimáticas, um volume de 30 L de extrato bruto foi concentrado 103 vezes por ultrafiltração, com recuperação enzimática de 69%, e um extrato com 663 U/mL foi obtido. Este extrato concentrado foi formulado com 20, 30, 40 e 50% (m/m) de glicerol e 2% (m/m) de KCl e avaliado, por 59 semanas, quanto à conservação da atividade a 5°C. Ao final do período de teste, a amostra controle (sem aditivos) teve queda de 25% da atividade além de apresentar contaminação microbiana, enquanto as formulações mantiveram a atividade em torno de 100% durante todo o experimento. A formulação com 50% de glicerol foi utilizada na maceração de uva bordô e na despectinização de sucos de maçã, uva rosada e amora, demonstrando comportamento similar aos encontrados com as preparações comerciais Novozym 33095 e Pectinex Ultra SP-L utilizadas como referência. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2015-06-12T13:40:01Z No. of bitstreams: 1 Tese Patricia Poletto.pdf: 3241164 bytes, checksum: 9357cad3cf87872921762739e3076144 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-12T13:40:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Patricia Poletto.pdf: 3241164 bytes, checksum: 9357cad3cf87872921762739e3076144 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior. / In the present work, the production of pectinases by Aspergillus niger LB-02-SF in solid-state cultivation was studied using a rotating drum bench bioreactor. Furthermore, extraction and concentration of enzymes by ultrafiltration were evaluated. Formulations with the concentrated extract, KCl and glycerol were assayed with respect to the maintenance of activity level and the efficiency in the treatment of fruit juices. With respect to the production of enzymes in bioreactor, the operational parameters evaluated were agitation, cultivation temperature, occupation volume (30, 50 and 70%) and specific air flow (0.18, 0.36, 0.54, 0.72 e 0.90 LkgM – liter of air per kilogram of medium per minute). Tests without and with agitation of the bioreactor (1 rpm per 5 minutes each 120 minutes) indicated that, with occupation volume of 30%, agitation leads to increasing fungal growth and decreasing enzyme production, whereas with 50% of occupation an opposite behavior was noticed. With 70% of occupation volume, no significant difference was observed among the pectinolytic activities achieved with and without agitation, the production being hindered in both cases by the insufficient aeration of medium. The interval between agitation events was evaluated for an occupation volume of 70% and no significant difference in enzyme production was observed for the intervals of 90 and 120 minutes (standard condition). For the interval of 60 minutes, the activity was reduced in approximately 58%. The cultivations with temperature control at 34oC and without control indicated that enzyme production was favored with the natural increase of medium temperature, an aspect that could be related to a stress condition that would lead to a higher enzyme production. Specific air flows between 0.18 and 0.90 LkgM were evaluated for 30 and 50% of bioreactor occupation volume. Larger fungal growth was observed when the bioreactor was loaded with the smallest occupation volume. With the intermediate flow of 0.54 LkgM, the highest enzyme activities were achieved for both occupation volumes; however, the occupation volume of 50% resulted the higher activity of 178.2 U/g, with an activity of 133.4 U/g being measured for 30% of occupation. The results achivied indicated that for a higher enzyme production, the bioreactor should be conducted with 50% of occupation volume, specific airflow of 0.54 LkgM and interval between the agitations of 120 minutes. In the study on the extraction of pectinases from the solid medium with water pH 4, under agitation, it was observed that extraction times from 15 to 120 minutes presented similar results. The extraction temperatures of 20, 30 and 40oC did not influence protein extraction, but pectinase activity was reduced in 40% at 40oC, possibly due to the low enzyme thermostability. Among the extraction ratios of solid/liquid assessed, the value 1/10 resulted in the highest enzyme activity solubilized, with recovery of 81% of the pectinolytic activity that was present in the medium. In the concentration tests, ultrafiltration of concentrated extract with no previous treatment resulted in 59% of enzyme activity recovery and in a final permeate flux of about 11 L/m²/h. On the other hand, the operation protocol that included the use of activated charcoal, microfiltration and ultrafiltration presented enzyme recovery of 74% and final permeate flux of 24 L/m2/h, results that demonstrate the importance of pre-treatments in this process. Previously to the preparation of enzyme formulations, a volume of 30 L of enzyme extract was 103-fold concentrated by ultrafiltration, with 69% of enzyme recovery, and a final 663-U/mL extract was obtained. This concentrated extract was formulated with 20, 30, 40 and 50% (w/w) of glycerol and 2% (w/w) of KCl and evaluated for 59 weeks with respect to the enzyme activity conservation at 5ºC. At the end of the test period, the blank sample (with no additives) presented an activity decrease of 25% and also microbial contamination, whereas the formulations preserved 100% of the initial activity along the experiment. The 50%-glycerol formulation was used for Bordô grape maceration and for depectinization of apple, Rosé grape and blackberry juices, showing statistically similar results to those obtained with the commercial preparations Novozym 33095 and Pectinex Ultra SP-L used as reference. The results attained in this work pointed out to the possibility of scaling-up this process, from the enzyme production in solid-state cultivation to the achievement of an enzyme formulation that has shown potential to be used in the industry of fruit juice.