La présente étude vise d'une part, à fournir et définir les paramètres de base nécessaires au développement de la lixiviation fongique des métaux et d'autre part, à améliorer sa rentabilité économique par l'utilisation d'une source de substrat économique. Pour ce faire, différents essais en flacons ont été réalisés en laboratoire. En premier lieu, ces essais ont permis de mettre au point une procédure de lixiviation, notamment le choix d'une méthode de lixiviation adaptée à la lixiviation de deux résidus miniers d'origines différentes. En second lieu, le perméat de lactosérum a été sélectionné parmi 7 résidus agroalimentaires comme une nouvelle source de substrat pour remplacer le sucrose habituellement utilisé au laboratoire lors des essais de lixiviation fongique. Par la suite, l'influence de divers paramètres de production des acides organiques (qui sont les agents de lixiviation) et de lixiviation des métaux sur la solubilisation de 6 métaux lourds (Cu, Fe, Mn, Ni, Pb et Zn) a été évaluée. L'influence de la distribution géochimique des métaux a été étudiée en particulier. Les résultats obtenus montrent que la lixiviation fongique offre la possibilité de récupérer à des concentrations commercialement attractives les métaux lourds retenus dans les importantes quantités de résidus miniers rejetés par l'industrie minière. Elle se révèle ainsi comme une biotechnologie prometteuse qui s'intègre au développement durable non seulement en préservant l'environnement et la santé publique des conséquences néfastes de la présence des métaux lourds, mais aussi en permettant la valorisation de ces derniers comme une source secondaire de matières premières, ainsi que celle du perméat de lactosérum comme une source de substrat pour la biosynthèse des acides organiques.

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O mundo se depara atualmente com a perspectiva de um significativo aumento na demanda por etanol combustível. O bagaço de cana está entre os maiores subprodutos agroindustriais no Brasil, sendo uma das alternativas na utilização para a produção do etanol de segunda geração. A degradação do bagaço de cana requer a ação de muitas enzimas diferentes que são reguladas transcripcionalmente. Considerando-se que o custo de celulases e hemicelulases contribuem substancialmente no preço do bioetanol, novos estudos visando o entendimento da eficiência e produtividade de celulases são de grande importância. Para entender como melhorar coquetéis de enzimas que podem hidrolizar o bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado, uitlizou-se um experimento de genômica para investigar-se quais genes e vias são transcripcionalmente moduladas durante o crescimento de A. niger em bagaço de cana-de-açúcar explodido. Neste trabalho foram identificados genes que codificam celulases e hemicelulases com aumento da expresão durante o crescimento em bagaço de cana-de-açúcar explodido. Foi também realizada a determinação do acúmulo de mRNA de diversos genes que codificam transportadores para verificar se estes eram induzidos por xilose e por depedência de glicose. Foram identificados 18 genes que corresponde a 58% de celulases preditas em A. niger e 21 genes que correponde a 58% de hemicelulases preditas em A. niger os quias foram altamente expressos durante o crescimento em bagaço de cana-de-açúcar explodido. Foi investigado também o papel central realizado pelas proteínas quinases e fosfatases não essenciais (NPKs e NPPs, respectivamente) quando em presença de celulose como fonte de carbono, no sensoriamento do estado energético e na subsequente via de sinalização no fungo filamentoso modelo Aspergillus nidulans. O estudo com A. nidulans identificou 11 quinases e 7 fosfatases não essências, NPKs e NPPs, respectivamente, envolvidas na produção de celulases e em alguns casos, na produção também de hemicelulases. O envolvimento destas NPKs identificadas na resposta induzida por avicel e na desrepressão foram acessados pela análise do transcriptoma da cepa selvagem e por microscopia de fluorescência através da cepa de fusão CreA::GFP expressa no selvagem e no background dos mutantes de NPKs. A ausência das quinases snfA e schA reduziu dramaticamente a resposta transcricional induzida por celulose incluindo a expressão de enzimas hidrolíticas e transportadores, enquanto que a ausência de snfA resultou em uma quase completa modulação gênica induzida por celulose. O mecanismo pelo qual essas duas quinases controlam a transcrição gênica foi identificado, onde os dois mutantes de quinases foram capazes de desbloquear o CreA mediante a repressão catabólica do carbono (CCR), sob condições de desrepressão, como em baixa presença de carbono ou crescimento em celulose. Desta forma, este trabalho abriu novas possibilidades para o entendimento da sacarificação do bagaço de cana-de-açúcar por hidrolases de A. niger e para a construção de coquetéis de enzimas mais eficientes para a obtenção do etanol de segunda geração. Também possibilitou a identificação de muitas quinases e fosfatases envolvidas no sensoriamento do carbono e do estado energético, as quais demonstraram papéis sobrespostos e distintos de snfA e schA na regulação da desrepressão de CreA e na produção de enzimas hidrolíticas em A. nidulans. / The world today is faced with the prospect of a significant increase in demand for fuel ethanol. Sugarcane bagasse is among the largest agro-industrial by-products in Brazil, one of the alternatives in use for the production of second generation ethanol. Degradation of sugarcane bagasse requires the action of many different enzymes which are transcriptionally regulated. Considering that the costs of cellulases and hemicellulases contribute substantially to the price of bioethanol, new studies aimed at understanding and improving cellulase efficiency and productivity are of paramount importance. To understand how to improve enzymatic cocktails that can hydrolyze pretreated sugarcane bagasse, we used a genomics approach to investigate which genes and pathways are transcriptionally modulated during growth of A. niger on steam-exploded sugarcane bagasse. We also sought to determine whether the mRNA accumulation of several steam-exploded sugarcane bagasseinduced genes encoding putative transporters is induced by xylose and dependent on glucose. We identified 18 genes that corresponds to 58% of A. niger predicted cellulases and 21 genes that correspond to 58% of A. niger predicted hemicellulases, that were highly expressed during growth on sugarcane bagasse. The central role performed by nonessential protein kinases (NPK) and phosphatases (NPP) when grown on cellulose as a sole carbon source, in the sensing energetic status and the subsequent signalling pathways was assessed in the model filamentous fungus Aspergillus nidulans. This study identified multiple kinases and phosphatases (NPKs and NPPs, respectively) involved in the sensing of carbon or energetic status, while demonstrating the overlapping and distinct roles of snfA and schA in the regulation of CreA derepression and hydrolytic enzyme production in A.nidulans. The involvement of the identified NPKs in avicel-induced responses and CreA derepression was assessed by genome-wide transcriptomics and fluorescent microscopy of a CreA::GFP fusion proteinexpressed in the wild-type and NPK-deficient mutant backgrounds. The absence of either the schA or snfA kinase dramatically reduced cellulose-induced transcriptional responses including the expression of hydrolytic enzymes and transporters, while the absence snfA resulted in a near complete loss of wild-typecellulose-induced gene modulation. The mechanism by which these two NPKs controlled gene transcription was identified, as neither of NPK-deficient mutants were able to unlock CreA-mediated carbon catabolite repression, under derepressing conditions, such as carbon starvation or growth on cellulose. Our presently reported work opens new possibilities for understanding sugarcane biomass saccharification by A. niger hydrolases and for the construction of more efficient enzymatic cocktails for second-generation bioethanol. This work also enable the identification of multiple kinases and phosphatases involved in the sensing of carbon or energetic status, while demonstrating the overlapping and distinct roles of snfA and schA in the regulation of CreA derepression and hydrolytic enzyme production in A.nidulans.

O mundo se depara atualmente com a perspectiva de um significativo aumento na demanda por etanol combustível. O bagaço de cana está entre os maiores subprodutos agroindustriais no Brasil, sendo uma das alternativas na utilização para a produção do etanol de segunda geração. A degradação do bagaço de cana requer a ação de muitas enzimas diferentes que são reguladas transcripcionalmente. Considerando-se que o custo de celulases e hemicelulases contribuem substancialmente no preço do bioetanol, novos estudos visando o entendimento da eficiência e produtividade de celulases são de grande importância. Para entender como melhorar coquetéis de enzimas que podem hidrolizar o bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado, uitlizou-se um experimento de genômica para investigar-se quais genes e vias são transcripcionalmente moduladas durante o crescimento de A. niger em bagaço de cana-de-açúcar explodido. Neste trabalho foram identificados genes que codificam celulases e hemicelulases com aumento da expresão durante o crescimento em bagaço de cana-de-açúcar explodido. Foi também realizada a determinação do acúmulo de mRNA de diversos genes que codificam transportadores para verificar se estes eram induzidos por xilose e por depedência de glicose. Foram identificados 18 genes que corresponde a 58% de celulases preditas em A. niger e 21 genes que correponde a 58% de hemicelulases preditas em A. niger os quias foram altamente expressos durante o crescimento em bagaço de cana-de-açúcar explodido. Foi investigado também o papel central realizado pelas proteínas quinases e fosfatases não essenciais (NPKs e NPPs, respectivamente) quando em presença de celulose como fonte de carbono, no sensoriamento do estado energético e na subsequente via de sinalização no fungo filamentoso modelo Aspergillus nidulans. O estudo com A. nidulans identificou 11 quinases e 7 fosfatases não essências, NPKs e NPPs, respectivamente, envolvidas na produção de celulases e em alguns casos, na produção também de hemicelulases. O envolvimento destas NPKs identificadas na resposta induzida por avicel e na desrepressão foram acessados pela análise do transcriptoma da cepa selvagem e por microscopia de fluorescência através da cepa de fusão CreA::GFP expressa no selvagem e no background dos mutantes de NPKs. A ausência das quinases snfA e schA reduziu dramaticamente a resposta transcricional induzida por celulose incluindo a expressão de enzimas hidrolíticas e transportadores, enquanto que a ausência de snfA resultou em uma quase completa modulação gênica induzida por celulose. O mecanismo pelo qual essas duas quinases controlam a transcrição gênica foi identificado, onde os dois mutantes de quinases foram capazes de desbloquear o CreA mediante a repressão catabólica do carbono (CCR), sob condições de desrepressão, como em baixa presença de carbono ou crescimento em celulose. Desta forma, este trabalho abriu novas possibilidades para o entendimento da sacarificação do bagaço de cana-de-açúcar por hidrolases de A. niger e para a construção de coquetéis de enzimas mais eficientes para a obtenção do etanol de segunda geração. Também possibilitou a identificação de muitas quinases e fosfatases envolvidas no sensoriamento do carbono e do estado energético, as quais demonstraram papéis sobrespostos e distintos de snfA e schA na regulação da desrepressão de CreA e na produção de enzimas hidrolíticas em A. nidulans. / The world today is faced with the prospect of a significant increase in demand for fuel ethanol. Sugarcane bagasse is among the largest agro-industrial by-products in Brazil, one of the alternatives in use for the production of second generation ethanol. Degradation of sugarcane bagasse requires the action of many different enzymes which are transcriptionally regulated. Considering that the costs of cellulases and hemicellulases contribute substantially to the price of bioethanol, new studies aimed at understanding and improving cellulase efficiency and productivity are of paramount importance. To understand how to improve enzymatic cocktails that can hydrolyze pretreated sugarcane bagasse, we used a genomics approach to investigate which genes and pathways are transcriptionally modulated during growth of A. niger on steam-exploded sugarcane bagasse. We also sought to determine whether the mRNA accumulation of several steam-exploded sugarcane bagasseinduced genes encoding putative transporters is induced by xylose and dependent on glucose. We identified 18 genes that corresponds to 58% of A. niger predicted cellulases and 21 genes that correspond to 58% of A. niger predicted hemicellulases, that were highly expressed during growth on sugarcane bagasse. The central role performed by nonessential protein kinases (NPK) and phosphatases (NPP) when grown on cellulose as a sole carbon source, in the sensing energetic status and the subsequent signalling pathways was assessed in the model filamentous fungus Aspergillus nidulans. This study identified multiple kinases and phosphatases (NPKs and NPPs, respectively) involved in the sensing of carbon or energetic status, while demonstrating the overlapping and distinct roles of snfA and schA in the regulation of CreA derepression and hydrolytic enzyme production in A.nidulans. The involvement of the identified NPKs in avicel-induced responses and CreA derepression was assessed by genome-wide transcriptomics and fluorescent microscopy of a CreA::GFP fusion proteinexpressed in the wild-type and NPK-deficient mutant backgrounds. The absence of either the schA or snfA kinase dramatically reduced cellulose-induced transcriptional responses including the expression of hydrolytic enzymes and transporters, while the absence snfA resulted in a near complete loss of wild-typecellulose-induced gene modulation. The mechanism by which these two NPKs controlled gene transcription was identified, as neither of NPK-deficient mutants were able to unlock CreA-mediated carbon catabolite repression, under derepressing conditions, such as carbon starvation or growth on cellulose. Our presently reported work opens new possibilities for understanding sugarcane biomass saccharification by A. niger hydrolases and for the construction of more efficient enzymatic cocktails for second-generation bioethanol. This work also enable the identification of multiple kinases and phosphatases involved in the sensing of carbon or energetic status, while demonstrating the overlapping and distinct roles of snfA and schA in the regulation of CreA derepression and hydrolytic enzyme production in A.nidulans.

Submitted by Luciana Sebin (lusebin@ufscar.br) on 2016-09-30T12:00:09Z No. of bitstreams: 1 DissMMB.pdf: 2553777 bytes, checksum: 21e951a2087a84913403141b819234c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T13:44:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMMB.pdf: 2553777 bytes, checksum: 21e951a2087a84913403141b819234c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T13:44:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMMB.pdf: 2553777 bytes, checksum: 21e951a2087a84913403141b819234c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-20T13:45:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMMB.pdf: 2553777 bytes, checksum: 21e951a2087a84913403141b819234c7 (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / The type and operational conditions of a bioreactor chosen during the production phase of a product of interest affect not only the morphology and growth of filamentous microorganisms but also the product itself. Still the most common process to produce bioproducts is submerged cultures in conventional stirred and aerated bioreactors, with impeller of type six flat-blade turbine, or Rushton turbine (RT), which promotes good mixing and suitable oxygen transfer, but its power consumption is high and it causes high shear rate to the broth creating a hostile environment to the microorganisms. Alternatively, an impeller of the type “Elephant Ear” (EE) is shown in the literature as a “low shear” impeller, more suitable for the cultivation of shear sensitive microorganisms. This impeller creates a mixed flow (axial and radial) of broth with down flow (EEDP) or up (EEUP) depending on its geometry. This study aimed to evaluate the best association of impellers for filamentous fungi cultures in a conventional bioreactor. Initially the volumetric coefficient of oxygen transfer (kLa) and the power consumption of seven different association of impellers were evaluated. The results obtained the factorial design methodology showed that the associations EEDP-EEUP, RT-EEDP, and EEDP-RT, showed the best results regarding the oxygen transfer and the power consumption, being up to 87% more efficient than the standard RT-RT association. Two of the better performing association and the traditional (RT-RT) were selected to be evaluated regarding the shearing, by using empirical equations and the size of the eddies, evaluated by the Kolmogorov microscale. The association that showed higher values on the Kolmogorov scale and least shearing was EEDPEEUP, with shearing up to 60% lower than the RT-RT association. In the last step the effects of shear on the morphology of the fungi Aspergillus niger was evaluated. Short-term cultures (4h) were cultivated so that the cellular growth would not harm the analysis. The results showed that on the culture that used the EEDP-EEUP association the morphological form of cell clumps predominated, while on the culture that used the RT-RT association the morphological form of branched hyphae predominated, suggesting that the RT-RT association causes more shearing and can cause irreversible damage to the fungal cells. / O crescimento celular e a morfologia de microrganismos filamentosos, bem como o produto de interesse são afetados pelo modelo de biorreator e pelas condições de operação adotadas durante a etapa de produção. O processo mais adotado industrialmente para produção de bioprodutos ainda são os cultivos submersos em biorreatores convencionais tipo tanque agitado e aerado, sendo o impelidor tipo turbina de seis pás planas ou turbina de Rushton (RT) o mais utilizado por promover boa mistura e adequada transferência de oxigênio, porém seu consumo de potência é alto além de impor alto cisalhamento ao caldo gerando um ambiente hostil ao microrganismo. Alternativamente, o impelidor tipo “orelha de Elefante” ou “Elephant ear” (EE) é apresentado na literatura como um impelidor de “baixo cisalhamento” mais adequado para o cultivo dos microrganismos sensíveis ao cisalhamento. Esse impelidor promove um escoamento misto (axial e radial) do caldo com escoamento para baixo (EEDP) ou para cima (EEUP) dependendo da sua geometria. O presente trabalho teve como objetivo avaliar as melhores associações de impelidores para cultivos de fungos filamentosos em biorreator convencional. Primeiramente sete diferentes associações foram avaliadas em relação ao coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa) e consumo de energia. Os resultados obtidos utilizando a metodologia de planejamento experimental fatorial mostraram que as configurações EEDP-EEUP, RT-EEDP e EEDP-RT foram as que apresentaram melhores resultados em relação à transferência de oxigênio e consumo de potência, com eficiência até 87% superior à associação padrão RT-RT. Foram então selecionadas duas das associações de melhor desempenho e a tradicional (RT-RT) para serem avaliadas em relação ao cisalhamento, através de equações empíricas e em relação ao tamanho dos turbilhões, avaliado pela microescala de Kolmogorov. A associação que apresentou maiores valores para microescala de Kolmogorov e menor cisalhamento foi a EEDP-EEUP, com cisalhamento até 60% inferior que a observada quando utilizada a associação RT-RT. Na última etapa verificou-se os efeitos do cisalhamento na morfologia do fungo Aspergillus niger. Foram realizados cultivos de curta duração (4 h) para evitar que o crescimento celular prejudicasse a análise. Os resultados mostraram que no cultivo utilizando o sistema EEDP-EEUP predominou a forma morfológica de aglomerados celulares (clumps), enquanto que no cultivo com impelidores Rushton (RT-RT) predominou a forma morfológica de hifas ramificadas, sugerindo um cisalhamento mais intenso provocado por este sistema de agitação, que pode acarretar danos irreversíveis às células fúngicas.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-09-06T12:24:40Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1307797 bytes, checksum: 1ff0ad27389ffed5bd00e502e9eaedf8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-06T12:24:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1307797 bytes, checksum: 1ff0ad27389ffed5bd00e502e9eaedf8 (MD5) Previous issue date: 2016-04-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Cherry tomato (Lycopersicon esculentum L.) fruit are higly perishable. The infection of cherry tomato fruit with the pathogenic fungi Aspergillus niger and Rhizopus stolonifer is associated with high postharvest losses and decreased quality during storage. This study evaluated the efficacy of an edible coating comprising chitosan (CHI; 4 mg/mL) and Origanum vulgare L. essential oil (OVEO; 1.25 μL/mL) for keeping the quality of cherry tomato fruit during storage at room (25 °C; 12 days) and cold (12 °C; 24 days) temperatures, considering the physical, physicochemical and sensory aspects. The minimum inhibitory concentrations (MIC) of CHI and OVEO were 4 mg/mL and 10 μL/mL respectively, against R. stolonifer and A. niger. The incorporation of CHI 4 mg/ml and OVEO 5 μL/mL, 2.5 μL/mL and 1.25 μL/mL in the growth media showed fungicidal effect and strongly inhibited the germination of spores, mycelial growth and sporulation of fungal strains test. CHI-OVEO coating reduced black mold and soft-rot incidence caused by these fungi in artificially contaminated cherry tomato fruit during storage at both temperatures. Fruit coated with CHI-OVEO showed higher firmness and lower weigth loss. CHI-OVEO coating delayed the decrease of lycopene, ascorbic and citric acid, glucose and fructose during storage at room or cold temperatures. Fruit coated with CHI-OVEO showed increased amounts of catechin, myricetin, caffeic and syringic acids at the end of storage. CHI-OVEO coating is a feasible treatment for keep the storage quality of cherry tomato fruit. These results indicate that the CHI-OVEO edible coating is a viable treatment for maintaining quality during storage cherry tomatoes. / Tomates cereja (Lycopersicon esculentum L.) são frutos altamente perecíveis. A contaminação destes frutos com os fungos patogênicos Aspergillus niger e Rhizopus stolonifer é associada à elevadas perdas pós-colheita e à redução da qualidade durante o armazenamento. Este estudo avaliou a eficácia de um revestimento comestível composto de quitosana (QUI; 4 mg/mL) e óleo essencial de Origanum vulgare L. (OEOV; 1.25 μL/mL) na manutenção da qualidade de frutos de tomate cereja durante o armazenamento em temperatura ambiente (25 °C; 12 dias) e refrigerada (12 °C; 24 dias) considerando os aspectos físicos, físico-químicos e sensoriais. A concentração inibitória mínima (CIM) da QUI e do OEOV foram 4 mg/mL e 10 μL/mL, respectivamente, contra R. stolonifer e A. niger. A incorporação de QUI a 4 mg/mL e OVEO a 5 μL/mL, 2,5 μL/mL e 1,25 μL/mL no meio de crescimento mostrou efeito fungicida e inibiu fortemente a germinação dos esporos, o crescimento micelial e esporulação das cepas teste. O revestimento de QUI-OEOV reduziu a incidência de bolor negro e podridão-mole causada por estes fungos em frutos de tomate cereja artificialmente contaminados durante o armazenamento em ambas as temperaturas estudadas. Frutos revestidos com QUI-OEOV mostraram maior firmeza e menor perda de peso. O revestimento de QUI-OEOV retardou a redução de licopeno, ácido ascórbico e cítrico, glicose e frutose durante o armazenamento em temperatura ambiente ou refrigerada. Ao final do armazenamento, os frutos revestidos com QUI-OEOV apresentaram maiores quantidades de catequina, miricetina, ácido cafeico e ácido siringico em comparação aos frutos não revestidos. Nos testes sensoriais, os frutos revestidos com QUI-OVEO receberam maiores escores para os atributos aparência, sabor e cor quando comparados aos frutos sem revestimento. Estes resultados indicam que o revestimento comestível de QUI-OEOV é um tratamento viável para manter a qualidade de tomates cereja durante o armazenamento.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SHARLINEFMS.pdf: 1463401 bytes, checksum: ffe101fa6bbf11d2b6fe49f4d837a15c (MD5) Previous issue date: 2007-12-20 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Pectinolytic enzymes, or simply pectinases, are complex enzymes that degrade pectic polymers. They have many uses, such as fruit juice extraction and purification, textile fiber treatment and vegetal oil extraction. The aim of this work was to study the kinetics of pectinases production by solid-state fermentation, using dry cashew apple residue as substrate and the microorganism Aspergillus niger CCT 0916. The influence of the initial medium moisture and medium supplementation with a source of nitrogen and phosphorus was evaluated using the factorial experimental planning and response surface methodology. Ammonia sulphate and potassium phosphate were used as nitrogen and phosphorus source, respectively. The variables time of contact (T) and ratio volume solvent/fermented medium (RZ), in systems with and without agitation, were evaluated in order to study the best extraction condition of the produced enzyme. Washed and unwashed cashew apple residues were tested as the growth medium. The unwashed residue was obtained by drying the residue after the extraction of the juice, while the washed residue was obtained by water washing 5 times using the proportion of 1 kg pulp/2 liters of water. Samples were taken every 12 hours for moisture content, pH, protein, reducing sugars, polygalacturonase activity (PG) and viscosity reduction. The physical-chemical composition of the residues had different sugar and pectin levels. For the unwashed residue, the peak activity was reached with 40% of initial moisture content, 1% of nitrogen supplementation without phosphorus addition after 30 hours of process. These conditions led to 16 U/g of PG activity and 82% of viscosity reduction. The calculated models reached similar values to the experimental ones in the same process conditions: 15.55 U/g of PG and 79.57% of viscosity eduction. Similarly, the greatest enzyme production for washed residue was reached with 40% initial moisture content, 1% nitrogen supplementation without phosphorus addition after 22 hours of cultivation. In this condition it was obtained polygalacturonase activity of 9.84 U/g and viscosity reduction of 81.36%. These values are close to experimental values that were of 10.1 U/g and 81%, respectively. The conditions that led to the best PG activity results was the agitated one and the best extraction condition was obtained with 100 minutes of solvent/medium contact and RZ of 5 (mL/g) / As enzimas pectinol?ticas ou pectinases formam um grupo heterog?neo de enzimas que hidrolisam as subst?ncias p?cticas, s?o usadas na extra??o de suco de fruta e sua clarifica??o, tratamento de fibra t?xtil e extra??o de ?leo vegetal. O objetivo deste trabalho foi o estudo da produ??o de pectinases (cin?tica fermentativa) atrav?s da fermenta??o em estado s?lido, usando como substrato o ped?nculo de caju seco e como agente da fermenta??o o microrganismo Aspergillus niger CCT 0916. Utilizando a metodologia do planejamento experimental fatorial e an?lise de superf?cie de resposta estudou-se a influ?ncia da umidade inicial do meio, suplementa??o do meio com fonte de nitrog?nio e fonte de f?sforo. Como fonte de nitrog?nio foi utilizado o sulfato de am?nia e como fonte de f?sforo o fosfato de pot?ssio monob?sico. Estudou-se, tamb?m, a melhor condi??o de extra??o da enzima produzida do meio de fermenta??o. Neste caso, foram estudadas as vari?veis: raz?o volume de solvente/gramas de meio fermentado e tempo de contato entre as fases, utilizando-se dois sistemas de extra??o com e sem agita??o. Como meio de cultivo foram utilizados dois res?duos do ped?nculo de caju: res?duo sem lavar e res?duo lavado. Estes res?duos diferem devido ao tratamento dado antes da secagem. O sem lavar foi obtido secando o res?duo ap?s a extra??o do suco, enquanto que o lavado, foi obtido lavando-se com ?gua, cinco vezes, ap?s a extra??o do suco, na propor??o 1 kg de baga?o para 2 litros de ?gua. A caracteriza??o f?sico-qu?mica dos res?duos mostrou composi??es diferentes, principalmente em rela??o aos teores de a??cares redutores e pectina. Durante o cultivo foram analisados, em intervalos de aproximadamente 12 horas, umidade do meio, pH, teor de prote?na, a??cares redutores, atividade da poligalacturonase (PG) e o percentual de redu??o de viscosidade. Para o res?duo sem lavar o pico de atividade foi com 40% de umidade e 1% de nitrog?nio, sem adi??o de f?sforo, com 30 horas de cultivo sendo 16 U/g de atividade de PG e 82% de redu??o de viscosidade. As equa??es emp?ricas obtidas fornecem valores bem pr?ximos aos experimentais nas mesmas condi??es de processo, 15,55 U/g de PG e 79,57% de redu??o de viscosidade para o res?duo sem lavar. Assim como para o res?duo sem lavar, para o res?duo lavado os picos de produ??o da enzima ocorreram para as mesmas condi??es de processo: umidade de 40%, nitrog?nio de 1%, sem adi??o de f?sforo, com 22 horas de cultivo. Nesta condi??o, obteve-se atividade da poligalacturonase de 9,84 U/g e percentual de redu??o de viscosidade de 81,36%. Estes valores est?o bem pr?ximos aos valores experimentais que foram de 10,1 U/g de PG e 81%, respectivamente. Na extra??o da PG o sistema que apresentou os melhores resultados de atividade foi o operado com agita??o e a melhor condi??o de extra??o foi com o tempo de contato solvente com o meio de fermenta??o de 100 minutos e a raz?o volume de solvente com o meio fermentado 5 (mL/g)

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neivair S Pastore.pdf: 698767 bytes, checksum: 50ab6e7a0b5e56b9103c107289a0ef7a (MD5) Previous issue date: 2010-08-18 / It is necessary to use substrates of low cost and wide availability to the industrial production of citric acid. In this way, manipueira a liquid waste from the cassava industrialization possesses characteristics that make use of great interest as a substrate. This work aimed to the production of citric acid by submerged fermentation using cassava wastewater as substrate and supplemented with sucrose by the fungus Aspergillus niger and different sources of nitrogen such as ammonium sulphate, urea and peptone. The fermentation was conducted in Erlenmeyer flasks and bacteriological incubator. Apart from cassava, for comparative purposes of production of citric acid was used the synthetic medium of Prescott & Dunn. Through the results, we found the production of citric acid fermentation in all media tested. The use of peptone associated with the use of ammonium sulfate to the synthetic medium Prescott & Dunn, had a better production (62.9 g/L citric acid) under the conditions studied. For a medium containing cassava the interaction between urea and ammonium sulfate, showed higher yield (78.4 g/L). Regarding the time for fermentation, it was found that the time of 24 h is ideal for higher productivity in the process. By analyzing the concentration of cyanide and COD of the fermentation medium it was obtained a significant reduction in both factors, the pollutant load of cassava was reduced by 53% compared to the initial value of COD content and the initial 0.4 mg/L cyanide decreased to 0.09 mg/L. It was concluded that the feasibility of using cassava to obtain citric acid under the development of clean technologies, converting the residue in a product with higher added value. / É importante a utilização de substrato de baixo custo e grande disponibilidade para a produção industrial de ácido cítrico, desta forma, a manipueira, resíduo líquido proveniente da industrialização da mandioca possui características que tornam sua utilização de grande interesse como substrato. Neste trabalho objetivou-se a produção de ácido cítrico por fermentação submersa utilizando a manipueira como substrato e enriquecida com sacarose utilizando o fungo Aspergillus niger além de diferentes fontes de nitrogênio como o sulfato de amônio, a uréia e a peptona. A fermentação foi conduzida em frascos erlenmeyer e em estufa bacteriológica. Além da manipueira, para fins comparativos de produção do ácido cítrico, foi usado o meio sintético de Prescott & Dunn. Através dos resultados obtidos, constatou-se a produção de ácido cítrico em todos os meios fermentados testados. A utilização de peptona associada a utilização do sulfato de amônio para o meio sintético de Prescott & Dunn, apresentou melhor produção (62,9 g/L de ácido cítrico) sob as condições estudadas. Para o meio contendo a manipueira a interação entre a uréia e sulfato de amônio apresentou maior produção (78,4 g/L). Em relação ao tempo para a fermentação, foi constatado que o tempo de 24 h é o ideal para maior produtividade no processo. Ao analisar a concentração de cianeto e de DQO do meio de fermentação obteve-se uma redução expressiva em ambos os fatores, a carga poluente da manipueira foi reduzida em até 53% em relação ao valor inicial de DQO e o teor inicial 0,4 mg/L de cianeto decaiu para 0,09 mg/L. Conclui-se a viabilidade do uso de manipueira para obtenção de ácido cítrico a título do desenvolvimento de tecnologias limpas, convertendo o resíduo em questão em um produto de maior valor agregado.

A cana-de-açúcar é uma das matérias primas para a produção de açúcar e álcool. Durante o processo de produção, é gerado como subproduto (ou resíduo) o bagaço, que possui várias aplicações, entre elas a geração de energia, fertilizantes, produção de combustíveis e ração animal. O bagaço da cana-de-açúcar é composto principalmente por materiais lignocelulósicos, possuindo como constituintes principais a celulose, a hemicelulose e a lignina. A lignina é um dos materiais mais recalcitrantes na natureza e, conseqüentemente, dificulta o acesso de enzimas aos carboidratos fermentáveis, reduzindo a eficiência da degradação da celulose e da fermentação. Uma das vias de degradação da lignina ocorre através da ação de enzimas produzidas por fungos de degradação branca, marrom e macia. Essas enzimas são capazes de degradar e expor a celulose e a hemicelulose, que, por sua vez são prontamente utilizadas por outros microrganismos. Para que isso ocorra, esses fungos promovem um processo de oxidação de compostos fenólicos e não fenólicos da molécula de lignina por meio de enzimas ligninolíticas extracelulares entre elas a lacase e a manganês peroxidase (MnP), em baixa velocidade, porém com grande eficiência. O presente trabalho tem como objetivo avaliar diferentes tratamentos químicos alcalinos (NaOH e Ca(OH)2) e biológicos (Penicillium sp. e Aspergillus niger) por microscopia óptica, eletrônica de transmissão e de varredura com o intuito de promover uma alteração física na estrutura da fibra do bagaço de cana-de-açúcar. Os resultados foram avaliados pelas técnicas de microscopia demonstrando que a ação dos tratamentos químicos, principalmente do NaOH + Ca(OH)2, provocou uma eficiente desestruturação das fibras em comparação aos outros tratamentos. Em relação às atividades enzimáticas, o pré-tratamento do bagaço com NaOH +. Ca(OH)2 associado ao A. niger mostrou ser mais eficiente para a produção de lacase. Já para a atividade enzimática de MnP, o tratamento controle (bagaço autoclavado) foi o que apresentou maior eficiência. Para Penicillim sp., a atividade enzimática da lacase não aprsesentou diferença significativa entre os pré-tratamentos bagaço autoclavado e NaOH + Ca(OH)2, no entanto, quando comparados aos pré-tratamentos com NaOH e Ca(OH)2 foram os mais eficientes para a produção dessa enzima. Para a enzima MnP, o pré-tratamento associado às duas bases foi mais eficiente. / Sugarcane is one of the raw materials used for sugar and alcohol production. During the production process, bagasse is generated as a subproduct (or residue), which has a large range of application, as electric power generation, fertilizers, combustible production and animal feeding. Sugarcane bagasse is mainly composed by lignocellulosic material, containing as main component cellulose, hemicelluloses and lignin. Lignin is one of the most recalcitrant naturally found molecules, and, consequently, hardens the access of enzymes to fermentable carbohydrates, decreasing the efficiency of cellulose degradation and fermentation. One of the lignin degradation pathways occurs throughout the action of enzymes produced by white-rot, brown and soft-rot fungi. These enzymes are able to degrade lignin, exposing cellulose and hemicelluloses, which get available for other microorganisms. In order to perform this process, these fungi promote an oxidation process of phenolic and non-phenolic compounds of the lignin molecule, by the lignolytic extracellular enzymes. Among them are the enzymes laccase and manganese peroxidase (MnP), which have a slow rate activity, however of high efficiency. The present work has as objective to evaluate different alkaline chemical (NaOH and Ca(OH)2) and biological (Penicillium sp. and Aspergillus niger) treatments by optic microscopy, scanning electron microscopy and transmission electronic microscopy to promote alteration on the physical structure of the sugarcane bagasse fiber. The results were evaluated by the microscopy technique, showing that the activity of the chemical treatments, in special of NaOH + Ca(OH)2 promoted an efficient loss of structure of fibers in comparison to the other treatments. In respect to the enzymatic activity, the bagasse pre-treated with NaOH + Ca(OH)2, in association with A. Niger showed to be more efficient for laccase production. Meanwhile, for the MnP enzymatic activity, the control treatment (only autoclaved bagasse) was that presented the highest efficiency. For Penicillium sp., the laccase enzymatic activity did not present any significant difference among the pre-treatments autoclaved bagasse (control) and NaOH + Ca(OH)2. However, when compared to the pretreatments with NaOH and Ca(OH)2, they were more efficient for the production of the referred enzyme. For MnP, the pre-treatments associated to both alkalis had an increased efficiency.

Thesis (M.Sc. (Microbiology)) --University of Limpopo, 2011 / Pterocarpus angolensis seed lectin (PAL), a 28 kDa non glycosylated protein, was initially successfully cloned and expressed in E. coli for ease of high protein production. It was discovered, however, as in similar studies that the recombinant PAL yield in E. coli is low and localized intracellularly. This makes extraction even more difficult because most of the protein is lost either when the cell undergoes lysing or when there is incomplete extraction. As a result of the low yields in E. coli, expression vectors were constructed for pal expression in S. cerevisiae, Y. lipolytica and A. niger. Colony PCR of S. cerevisiae transformants confirmed the presence of pal gene whilst sequencing revealed a 66% homology to native PAL. Expression of recombinant PAL in S. cerevisiae, which was expected to be intracellular, was doubtfully unsuccessful since no signal was detected following Western blot analysis. A pBARMTE1-pal expression vector was successfully constructed and could be used for expression studies in Aspergillus niger, however, it was not used in this study. A pal gene whose codons were optimized for Y. lipolytica was synthesized and successfully cloned and expressed in Y. lipolytica. Gene sequence alignment of native pal and the codon optimized pal showed 81% homology whilst the amino acid alignment showed 100% homology. A 31 kDa, recombinant PAL was successfully expressed in Y. lipolytica. The recombinant PAL was approximately 3 kDa larger than native PAL. It was established that this is due to glycosylation of the recombinant PAL. This recombinant protein was found to be more thermostable than native PAL since it demonstrated haemagglutination activity after 10 minutes of exposure in a boiling water bath and only lost activity after 2 hours of exposure to boiling. This study succeeded in producing a more stable extracellular recombinant PAL which demonstrated biochemical activity that was largely similar to that of native PAL but only differed in carbohydrate specificity and haemagglutinating strengths. / Flemish Interuniversity Council (VLIR-UOS)-Own Initiative Project,the SARBIO- South African Regional Co-operation in Biochemistry, Molecular Biology and Biotechnology, the (CSIR) Council for Scientific and Industrial Research,the (NRF) National Research Foundation,(TBI) The Biovac Institute Foundation, and the (SIDA) Swedish International Agency