Esporos de Bacillus atrophaeus ATCC 9372 são utilizados como bioindicadores na avaliação da eficiência de processos de esterilização. Considerando o uso dos esporos de Bacillus, deve-se buscar alternativas para sua obtenção visando desenvolver um processo econômico e ambientalmente viável. A obtenção de biomassa de microalga seja para uso como suplemento alimentar ou obtenção de biodiesel se destaca pela elevada quantidade de água utilizada no processo. Após a retirada da biomassa, o meio residual, que é rico em matéria orgânica e nutrientes, poderia ser empregado como substrato para obtenção de outros micro-organismos e de subprodutos de interesse industrial. O objetivo deste trabalho é avaliar a utilização de meios residuais provenientes do cultivo de micro-organismos fotossintetizantes para produção de esporos de B. atrophaeus ATCC 9372. Alíquotas de 100 mL dos meios residuais f2 Guillard e Bold, foram autoclavados e avaliados in natura ou suplementados com glicose (2,5g/L), sulfato de amônio 2%, associados ou não e extrato de levedura (2,5g/L), ou adicionados ao meio após incubação de pré-inóculo por 2 e 4 horas. A suplementação com extrato de levedura e os cultivos com pré-inóculos proporcionaram população de 107 esporos/mL as quais apresentaram resistência térmica a 102 oC, expressos em termos de tempo de redução decimal de D =1,27 min em meio com extrato de levedura, D =1,42 min em meio preparado com inóculo de 4 horas, ambos em meio f2 e D = 1,25 min nas duas condições para meio Bold residual. Os resultados demonstraram a viabilidade do uso de meio residual como meio de crescimento e esporulação de Bacillus atrophaeus ATCC 9372, que pode ser reutilizado para obter produtos farmacêuticos e de interesse industrial. / Bacillus atrophaeus spores ATCC 9372 are commonly used as biological indicators in assessing the efficiency of sterilization processes. Considering the use of Bacillus spores, it is necessary to look for alternatives to obtain them, aiming at a viable economic process and environment. Obtaining microalgae biomass for use as a food supplement or obtaining biodiesel is notable for the high amount of water used in the process. After the biomass removal, the residual growth medium is rich in organic matter and nutrients that could be used as a substrate for the cultivation of other microorganisms, and to obtain by-products of industrial interest. The goal of this work is to evaluate the use of residues from the cultivation of photosynthetic microorganism for the production of spores of Bacillus atrophaeus ATCC 9372. Aliquots of 100 mL residual growth medium were autoclaved and evaluated in natura or supplemented with glucose (2.5g/L), ammonium sulphate 2%, associated or not to yeast extract (2.5g/L) or added to medium after pre-inoculum incubation for 2 and 4 hours. Yeast extract supplementation and cultures using pre-inoculum provided a population of 107 spores / mL which showed thermal resistance at 102 oC, expressed in terms of decimal reduction times of D = 1.27 min in medium with yeast extract, D = 1.42 min in medium prepared with 4 hour inoculum, both resistances related to f2 medium and D = 1.25 min in both conditions for residual Bold medium.The results demonstrated the feasibility of the use of residual medium growth way and sporulation of Bacillus atrophaeus, which can be reused to obtain pharmaceuticals and industrial interest.

Esporos de Bacillus atrophaeus ATCC 9372 são utilizados como bioindicadores na avaliação da eficiência de processos de esterilização. Considerando o uso dos esporos de Bacillus, deve-se buscar alternativas para sua obtenção visando desenvolver um processo econômico e ambientalmente viável. A obtenção de biomassa de microalga seja para uso como suplemento alimentar ou obtenção de biodiesel se destaca pela elevada quantidade de água utilizada no processo. Após a retirada da biomassa, o meio residual, que é rico em matéria orgânica e nutrientes, poderia ser empregado como substrato para obtenção de outros micro-organismos e de subprodutos de interesse industrial. O objetivo deste trabalho é avaliar a utilização de meios residuais provenientes do cultivo de micro-organismos fotossintetizantes para produção de esporos de B. atrophaeus ATCC 9372. Alíquotas de 100 mL dos meios residuais f2 Guillard e Bold, foram autoclavados e avaliados in natura ou suplementados com glicose (2,5g/L), sulfato de amônio 2%, associados ou não e extrato de levedura (2,5g/L), ou adicionados ao meio após incubação de pré-inóculo por 2 e 4 horas. A suplementação com extrato de levedura e os cultivos com pré-inóculos proporcionaram população de 107 esporos/mL as quais apresentaram resistência térmica a 102 oC, expressos em termos de tempo de redução decimal de D =1,27 min em meio com extrato de levedura, D =1,42 min em meio preparado com inóculo de 4 horas, ambos em meio f2 e D = 1,25 min nas duas condições para meio Bold residual. Os resultados demonstraram a viabilidade do uso de meio residual como meio de crescimento e esporulação de Bacillus atrophaeus ATCC 9372, que pode ser reutilizado para obter produtos farmacêuticos e de interesse industrial. / Bacillus atrophaeus spores ATCC 9372 are commonly used as biological indicators in assessing the efficiency of sterilization processes. Considering the use of Bacillus spores, it is necessary to look for alternatives to obtain them, aiming at a viable economic process and environment. Obtaining microalgae biomass for use as a food supplement or obtaining biodiesel is notable for the high amount of water used in the process. After the biomass removal, the residual growth medium is rich in organic matter and nutrients that could be used as a substrate for the cultivation of other microorganisms, and to obtain by-products of industrial interest. The goal of this work is to evaluate the use of residues from the cultivation of photosynthetic microorganism for the production of spores of Bacillus atrophaeus ATCC 9372. Aliquots of 100 mL residual growth medium were autoclaved and evaluated in natura or supplemented with glucose (2.5g/L), ammonium sulphate 2%, associated or not to yeast extract (2.5g/L) or added to medium after pre-inoculum incubation for 2 and 4 hours. Yeast extract supplementation and cultures using pre-inoculum provided a population of 107 spores / mL which showed thermal resistance at 102 oC, expressed in terms of decimal reduction times of D = 1.27 min in medium with yeast extract, D = 1.42 min in medium prepared with 4 hour inoculum, both resistances related to f2 medium and D = 1.25 min in both conditions for residual Bold medium.The results demonstrated the feasibility of the use of residual medium growth way and sporulation of Bacillus atrophaeus, which can be reused to obtain pharmaceuticals and industrial interest.

Acquisition and retention of spores of an anthrax surrogate, Bacillus atrophaeus Nakamura ("BG") were evaluated in eight insect species. Species included: house cricket (Acheta domesticus L.), German cockroach (Blatella germanica L.), common house fly (Musca domestics L.), blue bottle fly (Calliphora vomitoria L.), hairy rove beetle Creophilus maxillosus L.), yellow mealworm (Tenebrio molitor L.), common paper wasps (Polistes exclamans exclamans Viereck), red paper wasps (Polistes Carolina L.), red harvester ant (Pogonymyrmex barbatus Smith). Individual insects were offered BG-treated food and sacrificed at specified time intervals following one, two or three meals. Resulting samples were surface-washed five consecutive times then homogenized to release gut contents, and the homogenate and first and fifth washes were cultured on Trypticase Soy Agar to determine recovery of BG spores. All species delivered spores but BG retention among species varied over time. Results demonstrate the potential of insects to serve as biosentinels for detecting the presence of spore-forming bacteria in the environment.

O Brasil é um dos maiores produtores mundiais de suco de laranja, da mesma forma que a produção é elevada, a geração de resíduos também é significativa. Sabe-se que estes resíduos, os quais incluem sementes, cascas e restos de polpa são ricos em nutrientes que poderiam ser utilizados como substrato por micro-organismos, seja para o crescimento ou para a obtenção de subprodutos. Esporos de Bacillus atrophaeus ATCC 9372 são utilizados como indicadores biológicos, IBs, em processos térmicos por formarem esporos termorresistentes. O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de resíduos do processamento de suco de laranja como um meio de cultura alternativo para obtenção de esporos de B. atrophaeus, para serem aplicados em processos industriais. Ao bagaço de laranja (de 1,0 g a 20,0 g), obtido por processamento em centrífuga de frutas, foram adicionados 100 mL de água, e incubados a 150 rpm / 37 ºC por até 6 dias. Evidenciada a viabilidade de crescimento celular (µmáx = 0,0238 h-1 e Px = 0,0787 g/L.h, para 5,0 g de bagaço) procedeu-se ao estudo de planejamento experimental fatorial 22 em formato estrela com 6 pontos centrais, considerando a concentração de bagaço e o volume de meio. Foram determinados os valores de pH, de biomassa, de esporos viáveis e a resistência térmica dos mesmos a 102 ºC. Observou-se que houve aumento nos valores de pH após o cultivo e que as maiores concentrações de esporos foram de 1,73 x 109 esporos /mL e 5,75 x 109 esporos /mL após 3 e 6 dias de cultivo e os tempos de redução decimal determinados variaram de D102C = 0,92 min a D102C = 2,71 min e de D102C = 1,34 min a D102C = 3,98 min após 3 e 6 dias de cultivo, respectivamente. Com base no planejamento proposto e a análise de regressão, o desenvolvimento de esporos em bagaço segue a relação: Esporos = {-1,15 + 0,0303* [bagaço (g)] - 0,00611* [volume (mL)] + 0,611* [tempo (dias)]}, p=0,000, R2 =0,452, sendo o tempo (p=0,000) o fator de maior influência na formação de esporos. Os meios preparados com bagaço de laranja apresentaram-se viáveis para a produção de esporos de B. atrophaeus termorresistentes, produto de interesse farmacêutico e industrial, agregando valor ao resíduo que seria descartado. / Brazil is one of the world´s largest producers of oranges juice, in the same way that the production is high the amount of generated waste is also significant. It is well known that these residues, which include seeds, peel and pulp, are rich in nutrients that could be used as substrate by microorganisms whether for growth or for obtaining by-products. Bacillus atrophaeus ATCC 9372 spores are used as biological indicators, BIs, in thermal processes due to their ability to form heat-resistant spores. This study aimed to evaluate the use of orange juice processing waste as an alternative culture media to obtain B. atrophaeus spores, to be applied in industrial processes. To orange\'s bagasse (from 1.0 g to 20.0 g), obtained by processing in a fruit\'s centrifuge, 100 mL of water was added, and sterilized at 121 ºC. An aliquot of 0.1g/L of Bacillus atrophaeus spores was inoculated to bagasses\'s media and incubated at 150 rpm / 37 ºC up to 6 days. As cells (µmáx = 0.0238 h-1 and Px = 0.0787 g/L.h, for 5.0 g of bagasse) were obtained, a factorial experimental design 22, with star-shaped model and 6 central points, was performed considering the bagasse concentration and the media volume used. Values of pH, biomass, viable spores and their thermal resistance at 102 ºC were determined. It was observed that pH increased after cultivation and major values of spore concentration achieved were 1.73 x 109 spores /mL and 5.75 x 109 spores /mL after 3 and 6 days, respectively. Decimal reduction times determined ranged from D102C = 0.92 min to D102C = 2.71 min and from D102C = 1.34 min to D102C = 3.98 min after 3 and 6 days of incubation, correspondingly. The regression analysis showed that the development of spores in bagasse can be defined by the equation: Spores = , p=0.000, R2 =0.452 and time has a positive influence in the spore formation. Results demonstrated media prepared with oranges\' bagasse were capable to grow and to develop B. atrophaeus heat-resistant spores, being an alternative to add value to a waste that would be discarded, generating a product of great importance in the pharmaceutical field.

O Brasil é um dos maiores produtores mundiais de suco de laranja, da mesma forma que a produção é elevada, a geração de resíduos também é significativa. Sabe-se que estes resíduos, os quais incluem sementes, cascas e restos de polpa são ricos em nutrientes que poderiam ser utilizados como substrato por micro-organismos, seja para o crescimento ou para a obtenção de subprodutos. Esporos de Bacillus atrophaeus ATCC 9372 são utilizados como indicadores biológicos, IBs, em processos térmicos por formarem esporos termorresistentes. O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de resíduos do processamento de suco de laranja como um meio de cultura alternativo para obtenção de esporos de B. atrophaeus, para serem aplicados em processos industriais. Ao bagaço de laranja (de 1,0 g a 20,0 g), obtido por processamento em centrífuga de frutas, foram adicionados 100 mL de água, e incubados a 150 rpm / 37 ºC por até 6 dias. Evidenciada a viabilidade de crescimento celular (µmáx = 0,0238 h-1 e Px = 0,0787 g/L.h, para 5,0 g de bagaço) procedeu-se ao estudo de planejamento experimental fatorial 22 em formato estrela com 6 pontos centrais, considerando a concentração de bagaço e o volume de meio. Foram determinados os valores de pH, de biomassa, de esporos viáveis e a resistência térmica dos mesmos a 102 ºC. Observou-se que houve aumento nos valores de pH após o cultivo e que as maiores concentrações de esporos foram de 1,73 x 109 esporos /mL e 5,75 x 109 esporos /mL após 3 e 6 dias de cultivo e os tempos de redução decimal determinados variaram de D102C = 0,92 min a D102C = 2,71 min e de D102C = 1,34 min a D102C = 3,98 min após 3 e 6 dias de cultivo, respectivamente. Com base no planejamento proposto e a análise de regressão, o desenvolvimento de esporos em bagaço segue a relação: Esporos = {-1,15 + 0,0303* [bagaço (g)] - 0,00611* [volume (mL)] + 0,611* [tempo (dias)]}, p=0,000, R2 =0,452, sendo o tempo (p=0,000) o fator de maior influência na formação de esporos. Os meios preparados com bagaço de laranja apresentaram-se viáveis para a produção de esporos de B. atrophaeus termorresistentes, produto de interesse farmacêutico e industrial, agregando valor ao resíduo que seria descartado. / Brazil is one of the world´s largest producers of oranges juice, in the same way that the production is high the amount of generated waste is also significant. It is well known that these residues, which include seeds, peel and pulp, are rich in nutrients that could be used as substrate by microorganisms whether for growth or for obtaining by-products. Bacillus atrophaeus ATCC 9372 spores are used as biological indicators, BIs, in thermal processes due to their ability to form heat-resistant spores. This study aimed to evaluate the use of orange juice processing waste as an alternative culture media to obtain B. atrophaeus spores, to be applied in industrial processes. To orange\'s bagasse (from 1.0 g to 20.0 g), obtained by processing in a fruit\'s centrifuge, 100 mL of water was added, and sterilized at 121 ºC. An aliquot of 0.1g/L of Bacillus atrophaeus spores was inoculated to bagasses\'s media and incubated at 150 rpm / 37 ºC up to 6 days. As cells (µmáx = 0.0238 h-1 and Px = 0.0787 g/L.h, for 5.0 g of bagasse) were obtained, a factorial experimental design 22, with star-shaped model and 6 central points, was performed considering the bagasse concentration and the media volume used. Values of pH, biomass, viable spores and their thermal resistance at 102 ºC were determined. It was observed that pH increased after cultivation and major values of spore concentration achieved were 1.73 x 109 spores /mL and 5.75 x 109 spores /mL after 3 and 6 days, respectively. Decimal reduction times determined ranged from D102C = 0.92 min to D102C = 2.71 min and from D102C = 1.34 min to D102C = 3.98 min after 3 and 6 days of incubation, correspondingly. The regression analysis showed that the development of spores in bagasse can be defined by the equation: Spores = , p=0.000, R2 =0.452 and time has a positive influence in the spore formation. Results demonstrated media prepared with oranges\' bagasse were capable to grow and to develop B. atrophaeus heat-resistant spores, being an alternative to add value to a waste that would be discarded, generating a product of great importance in the pharmaceutical field.

Advanced biomaterials and sophisticated processing technologies aim to fabricate tissue-engineering scaffolds that can predictably interact within a biological environment at a cellular level. Sterilization of such scaffolds is at the core of patient safety and is an important regulatory issue that needs to be addressed prior to clinical translation. In addition, it is crucial that meticulously engineered micro- and nano- structures are preserved after sterilization. Conventional sterilization methods involving heat, steam and radiation are not compatible with engineered polymeric systems because of scaffold degradation and loss of architecture. Using electrospun scaffolds made from polycaprolactone (PCL), a low melting polymer, and employing spores of Bacillus atrophaeus as biological indicators, we compared ethylene oxide, autoclaving and 80% ethanol to a known chemical sterilant, peracetic acid (PAA), for their ability to sterilize as well as their effects on scaffold properties. PAA diluted in 20% ethanol to 1000 ppm or above, sterilized electrospun scaffolds in 15 min at room temperature while maintaining nano-architecture and mechanical properties. Scaffolds treated with PAA at 5000 ppm were rendered hydrophilic, with contact angles reduced to zero degrees. Therefore, PAA can provide economical, rapid and effective sterilization of heat-sensitive polymeric electrospun scaffolds used in tissue-engineering.

Orientador: Pilar Rodriguez de Massaguer / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-12T12:11:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RodriguesJunior_Salatir_D.pdf: 5567332 bytes, checksum: 70d0366fec71ac0d7df65013c7939248 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O presente trabalho teve por objetivo verificar o efeito da tensão de cisalhamento sobre os parâmetros cinéticos de inativação térmica (valores D e z) de Bacillus atrophaeus (antigo B. subtilis ATCC 9372), em suspensão aquosa pH 6,87. A fim de atingir esse objetivo, foi construído um reator de cisalhamento, capaz de aplicar tensões de cisalhamento de até 9,82Pa em temperaturas de pasteurização (90,5 a 96,2ºC ± 0,5ºC). Foi aplicado um Delineamento Composto Central Rotacional, com duas variáveis independentes ¿ Tensão de cisalhamento e Temperatura ¿ e valor D como variável resposta. Foram executados 12 experimentos, e o modelo obtido foi ¿Log (D) = 11,30 ¿ 1,104x10-1 T(ºC) ¿ 1,153x10-2 s(Pa)¿, com R² = 0,97, sendo os termos lineares das variáveis significativos a p < 0,1. Também foram determinados os valores D e z de B. atrophaeus na faixa de temperatura de pasteurização (92~97ºC), pelo método tradicional em tubos TDT (batelada), e usando dados cinéticos adquiridos de uma planta piloto HTST Microthermics (contínuo), em condições de tensão de cisalhamento similares àquelas aplicadas no reator. A fim de avaliar o processamento térmico contínuo aplicado na unidade HTST, foi usada a metodologia de determinação de processo equivalente conhecida como Paired Equivalent Isothermal Exposures ¿ PEIE (Welt et al., 1997). Os valores de z obtidos foram: 11,8ºC ± 1,56ºC pelo método TDT e 6,35ºC ± 0,35ºC no reator de cisalhamento e na primeira seção de retenção da unidade piloto HTST. Diversos autores reportaram mudanças nos parâmetros cinéticos de microrganismos, ao realizar a sua determinação por métodos em batelada (tubos TDT, ou capilar) e em processos contínuos. À semelhança desses autores, foi verificado que os valores D de B. subtilis foram significativamente (p<0.05) inferiores em todos os processos em que foi aplicado cisalhamento. A razão entre os valores D experimentais obtidos no reator de cisalhamento e os valores obtidos pelo modelo estimado pelo método TDT foi calculada, e variou entre 57% e 75%, indicando redução significativa na resistência térmica do microrganismo. Existe, portanto, potencial de aplicação industrial imediata deste tipo de sistema, a fim de causar a redução da resistência de esporos suspensos em líquidos sob processamento térmico, e levando a processos térmicos mais brandos / Abstract: This research aimed to determine the effect of temperature, and shear stress, on Bacillus atrophaeus (former B. subtilis ATCC 9372) spores suspended in sterile distilled water, pH 6.9. To achieve such objective, a Shear Reactor was developed to be capable of applying 9.82Pa shear stress, under pasteurization conditions (90,5 a 96,2ºC ± 0,5ºC). A Central Composite Design of experiments was used and it was composed by two independent variables ¿ Shear stress and Temperature ¿ and one response ¿ the D-value. Twelve experiments were performed, and the model obtained was ¿Log (D) = 11,30 ¿ 1,104x10-1 T(ºC) ¿ 1,153x10-2 s(Pa)¿, with R² = 0,97, and the linear terms statistically significant (p < 0,1). The D and z-values of B. atrophaeus were determined in the pasteurization range of temperature (92~97ºC), using the classical TDT tube method (batch method), and using kinetic data acquired in a Microthermics HTST pilot plant (continuous method), under shear stress conditions similar to shear reactor. The continuous thermal process was evaluated through the Paired Equivalent Isothermal Exposures ¿ PEIE ¿ method (Welt et al., 1997). The z-values obtained were: 11,8 ± 1,56ºC (TDT-method), and 6,35 ± 0,35ºC (Shear reactor and first retention section of the HTST pilot plant). Several authors reported changes in the kinetic parameters of microorganisms, when determining it through batch or continuous methods. Just like them, in this research it was verified that the D-values under shear stress process were statistically lower (p<0.05) than those in batch method (no shear). The ratio between experimental D values obtained in the shear reactor and those obtained from the TDT model was calculated and ranged between 57% and 75%, indicating a significant reduction of the microorganism¿s thermal resistance. Hence there is an immediate potential for industrial application of this kind of process since it causes the reduction of the resistance of spores in fluids under thermal process allowing for less aggressive thermal process / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos

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