SILVA, N. C. G. Estudo da biotransformação de fenol por Candida tropicalis ATCC 750 livre e imobilizada em bagaço de caju. 2017. 87 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-07-19T12:42:59Z No. of bitstreams: 1 2017_dis_ncgsilva.pdf: 1798797 bytes, checksum: e8ab0fc61c5f4341acb792025acd2872 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-07-20T16:33:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_dis_ncgsilva.pdf: 1798797 bytes, checksum: e8ab0fc61c5f4341acb792025acd2872 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-20T16:33:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_dis_ncgsilva.pdf: 1798797 bytes, checksum: e8ab0fc61c5f4341acb792025acd2872 (MD5) Previous issue date: 2017-03-10 / Biological treatments have been widely studied for being more efficient and economical than to physical and chemical treatments of waste water containing phenol. However, microbial biotransformation undergoes inhibitory effects at higher phenol concentrations which represents a bottleneck for successful bioremediation. The use of immobilized cells guarantees a greater resistance of the microorganism to factors that interfere in the processes. In this context, a phenol biotransformation by a pure culture of Candida tropicalis ATCC 750 free and immobilized in cashew-apple bagasse was studied using a discontinuous reactor, in order to develop a viable process of biotransformation. Cashew-apple bagasse was used because it is a cheap and abundant support alternative. Degradation kinetics of phenol with immobilized cells was compared with degradation kinetics using free cells. The maximum degradation rates were 16.17 mg.g-1.h-1 (99.7%) and 15.25 mg.g-1.h-1 (99.8%) for free and immobilized cells, respectively. The best conditions of degradation was obtained at 30 °C, pH 6.0, 150 rpm and 1100 mg.L-1 initial phenol concentration, for studies with free and immobilized cells. 73% of the immobilized cells can be effectively retained during storage at 4 °C for up to 30 days and can be reused for more than eight cycles of biotransformation. In addition, after a previous adaptation of the microorganism to the medium with phenol, it was possible to obtain biotransformation results for concentrations of 1400-2000 mg.L-1 phenol. The analysis of the metabolic pathway showed that the degradation process of the phenol follows the path of ortho-cleavage of the aromatic ring by the enzyme 1,2-dihydroxyigenase leading to the formation of cis, cis muconic acid. For studies with immobilized cells, a simple evaluation of the external mass transfer was performed in order to identify any type of limitation by diffusion effects, consisting of such limitations occurring, but at a low intensity. The results obtained justify the applicability of cashew-apple bagasse as a support matrix for the immobilization of C. tropicalis ATCC 750 to biotransformation of phenolic compounds from industrial waste water, and is a promising process. / Tratamentos biológicos têm sido amplamente estudados por se mostrarem mais eficientes e econômicos em relação a tratamentos físicos e químicos de águas residuais contendo fenol. Contudo, a biotransformação microbiana sofre efeitos inibitórios em certas concentrações de fenol, o que representa um gargalo para uma biorremediação bem sucedida. O uso de células imobilizadas pode vir a proporcionar uma maior resistência do micro-organismo a fatores que interferem no processo. Neste contexto, estudou-se a biotransformação de fenol por uma cultura pura de Candida tropicalis ATCC 750 livre e imobilizada em bagaço de caju in natura, num reator descontínuo utilizando, a fim de se desenvolver um processo viável. O bagaço de caju foi usado por ser uma alternativa de suporte barato e abundante. A cinética de biotransformação do fenol com células imobilizadas foi comparada com a cinética utilizando células livres. As taxas de biotransformação máximas foram 16,17 mg.g-1.h-1 (99,7%) e 15,25 mg.g-1.h-1 (99,8%) para células livres e células imobilizadas, respectivamente. A biotransformação do fenol ocorreu de forma mais eficiente a 30 °C, pH 6,0, 150 rpm e concentração inicial de fenol de 1100 mg.L-1, para os estudos com células livres e imobilizadas. Estudos revelaram que 73% das células imobilizadas podem ser efetivamente retidas durante o armazenamento a 4 °C e até 30 dias podendo ser reutilizadas por mais de oito ciclos de biotransformação. Além disso, após uma adptação prévia do micro-organismo ao meio com fenol, foi possível obter resultados de biotransformação para concentrações iniciais de fenol de 1400 mg.L-1 a 2000 mg.L-1. A análise da rota metabólica mostrou que o processo de biotransformação do fenol pela levedura estudada segue pela rota de orto-clivagem do anel aromático pela enzima 1.2-dihidroxigenase levando à formação do cis, cis ácido mucônico. Para os estudos com células imobilizadas, foi realizada uma avaliação simples da transferência de massa externa, a fim de idenficar algum tipo de limitação por efeitos difusionais, constando que tais limitações ocorriam, mas em pequena intensidade. Os resultados obtidos justificam a aplicabilidade do bagaço de caju como matriz de suporte para a imobilização de C. tropicalis ATCC 750 na biotransformação de compostos fenólicos de águas residuais industriais e apresenta um processo promissor.

RODRIGUES, T. H. S. Estudo comparativo da produção de etanol por processos de SHF (Fermentação e Hidrólise Separadas) e SSF (Fermentação e Hidrólise Simultâneas) de bagaço de caju (Anacardium accidentale L.). 2014. 93 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-03-05T18:20:15Z No. of bitstreams: 1 2014_tese_thsrodrigues.pdf: 2891027 bytes, checksum: 6c531e73a0a0d5bbb9466e39e16ddfab (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-03-10T15:48:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_tese_thsrodrigues.pdf: 2891027 bytes, checksum: 6c531e73a0a0d5bbb9466e39e16ddfab (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-10T15:48:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_tese_thsrodrigues.pdf: 2891027 bytes, checksum: 6c531e73a0a0d5bbb9466e39e16ddfab (MD5) Previous issue date: 2014-03-14 / In this work, the ethanol production from cashew bagasse was studied after acid followed by alkali pretreatment (CAB-OH) using the Separate Hydrolysis and Fermentation (SHF) and Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF) processes. In SHF process, the hydrolysate obtained from enzymatic hydrolysis of CAB-OH was used as carbon source for fermentation with different strains of Saccharomyces (S. cerevisiae CCA008, S. cerevisiae 01, S. cerevisiae 02 and Saccharomyces sp. 1238), Kluyveromyces (K. marxianus CCA510, CE025 and ATCC36907) and Hanseniaspora sp. GPBio03. The bioprocess was conducted at 30 °C and 50 g.L-1 initial glucose concentration. The K. marxianus ATCC36907 achieved ethanol concentration of 20 g.L-1 with consumption of all glucose in the hydrolysate. Similar results were obtained with Saccharomyces strains and higher ethanol concentration (23.43 g.L-1) was obtained by Saccharomyces sp. 1238. The maximum ethanol concentration of 24.54 g.L-1 was achieved by Hanseniaspora sp. GPBio03. Focused on further studies using SSF process, it was evaluated the temperature influence of thermotolerant yeast K. marxianus ATCC36907 in glucose and enzymatic hydrolysate from CAB-OH. The results showed that the temperature (30, 35, 40, 45 and 50 °C) did not affect the values of YE/G (0.45 to 0.46 gethanol/gglucose) using glucose as substrate. Moreover, the ethanol yields obtained with enzymatic hydrolysate were slightly influenced by temperature, 0.39 and 0.43 gethanol/gglucose were obtained at 30 and 40 °C, respectively. Based on this, the SSF of CAB-OH and K. marxianus ATCC36907 was conducted at 40 °C with cellulases from Celluclast 1.5L at 15 FPU/gcellulose. The highest ethanol concentration (24.90 ± 0.89 g.L-1) was obtained with 76h of fermentation with 0.33 g.L-1.h-1, 0.34 gethanol/gglucose and 66.3% of productivity, YʹE/G and of ethanol efficiency, respectively. In enzymatic hydrolysis studies, the cellulase NS 22074 at 30 FPU/gcellulose without cellobiases supplementation resulted in glucose yield of 93.77 ± 2.72% which is promising for studies of SSF with this enzyme complex. The temperature (40, 42 , 45 and 50 °C) influence in SSF process using microcrystalline cellulose, in contrast with SHF results, higher ethanol concentration, 19.86 ± 0.32 g.L-1, was obtained at 40 °C. The SSF using CAB-OH, 30 FPU/gcellulose cellulases NS 22074 at 40 °C showed higher ethanol concentration of 37.35 ± 0.64 g.L-1 at 80h, with productivity of 0.46 g.L-1.h-1. In this condition, there was an increase of YʹE/G from 0.34 to 0.49 gethanol/gglucose and the ethanol efficiency from 66.3% to 95.59% when compared to results obtained with SSF using Celluclast 1.5L. Based on the results of efficiency and ethanol yield (YʹE/G), the cashew apple bagasse showed as lignocelulose feedstock promising material for second generation ethanol production by SSF process using the yeast K. marxianus ATCC36907 and NS 22074 cellulases complex. / Nesse trabalho, estudou-se a produção de etanol de bagaço de caju após pré-tratamento ácido seguido de álcali (CAB-OH) através dos processos de Fermentação e Hidrólise Separadas (SHF) e Fermentação e Hidrólise Simultâneas (SSF). No processo SHF, o hidrolisado obtido da hidrólise enzimática de CAB-OH foi submetido à etapa de fermentação com diferentes linhagens de Saccharomyces (S. cerevisiae CCA008, Saccharomyces sp. 1238, S. cerevisiae 01, S. cerevisiae 02), Kluyveromyces (K. marxianus CCA510, CE025 e ATCC36907) e Hanseniaspora sp. GPBio03. A fermentação do hidrolisado foi conduzida a 30 °C com concentração inicial de glicose de 50 g.L-1. Após o screening de leveduras, a linhagem de K. marxianus ATCC36907 destacou-se com maior concentração de etanol de 20 g.L-1 com consumo de toda glicose no hidrolisado. Resultados similares foram obtidos com Saccharomyces sp. 1238 e com a levedura isolada do caju (Hanseniaspora sp. GPBio03) com maiores concentrações de etanol de 22,41 g.L-1 e 24,54 g.L-1, respectivamente. Com o propósito de estudos posteriores de SSF, avaliou-se a influência da temperatura da levedura termotolerante K. marxianus ATCC36907 em glicose PA e hidrolisado enzimático de CAB-OH. Os resultados mostraram que para a glicose PA, a variação da temperatura (30, 35, 40, 45 e 50 °C) não influenciou nos valores de conversão de glicose em etanol (YE/G) obtendo-se valores na faixa de 0,45-0,46 getanol/gglicose. Por outro lado, os resultados de YE/G em hidrolisado enzimático foram ligeiramente influenciados pela temperatura, obtendo-se 0,39 getanol/gglicose a 30°C e 0,43 getanol/gglicose a 40 °C. Em seguida, realizou-se a SSF de CAB-OH com K. marxianus ATCC36907 a 40 °C e celulases de Celluclast 1.5L a 15 FPU/gcelulose. A maior concentração de etanol (24,90 ± 0,89 g.L-1) foi obtida em 76h de fermentação com produtividade de 0,33 g.L-1.h-1, conversão de glicose em etanol (YʹE/G) de 0,34 e eficiência de produção de etanol de 66,3%. Contudo, visando aumentar a produção de etanol em estudos posteriores de SSF, realizou-se o estudo de hidrólise enzimática com outros complexos de celulases (NS 22074) e celobiases (NS 50010). Os resultados de hidrólise enzimática mostraram que a atividade de celulases NS 22074 a 30 FPU/gcelulose sem suplementação de celobiase resultou no rendimento de glicose de 93,77 ± 2,72% sendo resultado promissor para estudos de SSF com esse complexo enzimático. Nos ensaios de SSF com celulases do complexo NS 22074, inicialmente realizou-se o estudo da temperatura (40, 42, 45 e 50 °C) com K. marxianus ATCC36907 utilizando celulose microcristalina; e, em contrapartida com os resultados SHF, na temperatura de 40 °C foi obtida a maior concentração de etanol de 19,86 ± 0,32 g.L-1, em 72h de fermentação. Diante desses resultados, realizou-se o processo de SSF de CAB-OH nas seguintes condições: 40 °C de temperatura e 30 FPU/gcelulose do complexo de celulases NS 22074. A maior concentração de etanol (37,35 ± 0,64 g.L-1) foi obtida em 80h de fermentação, com produtividade de 0,46 g.L-1.h-1. Diante desses resultados, observa-se que a mudança do complexo enzimático de Celluclast 1.5L para NS 22074 proporcionou o aumento no valor de YʹE/G de 0,34 getanol/gglicose para 0,49 getanol/gglicose e no rendimento de etanol de 66,3% para 95,59%, o que torna o bagaço de caju pré-tratado promissor como matéria-prima para produção de etanol de segunda geração por processo SSF utilizando a levedura K. marxianus ATCC36907.

BEZERRA, C. S. Imobilização de β-galactosidase de Kluyveromyces lactis em diferentes suportes e protocolos de ativação. 2012. 115 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-02-25T12:44:47Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_csbezerra.pdf: 979282 bytes, checksum: c2c97087fc01fd4fd3abddd320544b42 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-02-26T14:23:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_csbezerra.pdf: 979282 bytes, checksum: c2c97087fc01fd4fd3abddd320544b42 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-26T14:23:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_csbezerra.pdf: 979282 bytes, checksum: c2c97087fc01fd4fd3abddd320544b42 (MD5) Previous issue date: 2012-02-24 / β-galactosidase immobilization was studied seeking to add value to cheese whey trough lactose hydrolyze producing galactose and glucose. This work aimed to develop biocatalysts using different organic supports and activation protocols. Firstly, some supports were prepared as chitosan 2.5% (w/v) (with and without pretreatment with dimethylformamide) and 2.0% (w/v), chitosan-alginate-epoxide (QAE), cashew bagasse (BC) and coconut shell fiber (CV), which were activated in different ways with glutaraldehyde, epichlorohydrin or glycidol. Initially, it was determined the immobilization yield, couple yield and apparent activity from obtained catalysts, being chosen six derivatives according to better results parameters: 2.5% chitosan (w/v) glutaraldehyde activated (QUITGLU1), 2.0% chitosan (w/v) KOH coagulated at 50°C glutaraldehyde activated (QUITGLU2) and epichlorohydrin (QUITEPI) or glycidol (QUITGLI), chitosan 2.5% (w/v) dimethylformamide treated with epichlorohydrin (QUIT-DMFEPI) or glycidol (QUIT-DMFGLI). Thus, catalysts (QUITGLU1, QUITGLU2, QUITEPI, QUITGLI) were studied as operational stability by using a continuous reactor, as well as, maximum enzyme loading and effectiveness assays. Then, it was determined QUITGLU2 as the best biocatalyst and following studies were carried out: immobilization time, enzyme optimum temperature and pH, kinetic parameters using lactose as substrate at 37°C, storage at 10°C and operational stability using high load enzyme and cheese whey as substrate. CV and BC supports did not present good results for β-Kluyveromyces lactis galactosidase immobilization, as well as, QAE support. Supports treated with dimethylformamide presented low immobilization yields. The results for QUITGLU2 derivative presented maximum loading of 75 mgProtein.g-1support and higher effectiveness than others. The operational stability for this derivative remained stable, with constant glucose production for 10 h of reaction. Immobilization time of 3h proved enough for the process. The Km and Vmáx values were respectively: free enzyme (46.79 mM and 7,142.86 μmol.(mL.min)-1) and catalyst (69.56 mM and 113.25 μmol.(g.min)-1). During 120 days of storage at 10°C, no decrease derivative hydrolitic activity was noted, demonstrating satisfactory storage stability. Finally, the biocatalyst showed good results as operational stability when used high offered enzyme load (theoretically immobilized load 255.9 mgProtein.g-1chitosan) for cheese whey hydrolysis / A imobilização de β-galactosidase para hidrólise de lactose é uma proposta para agregar valor ao soro de leite com conseqüente produção de galactose e glicose. O objetivo deste trabalho foi desenvolver biocatalisadores a partir de diferentes suportes orgânicos e protocolos de ativação visando à hidrólise de lactose proveniente do soro de leite. Inicialmente, prepararam-se os suportes a serem aplicados no estudo como quitosana 2,5% (m/v) (sem e com pré-tratamento com dimetilformamida) e 2,0% (m/v), quitosana-alginato-epoxilado (QAE), bagaço de caju (BC) e fibra de casca de coco verde (CV), os quais foram ativados de diferentes formas, com glutaraldeído, epicloridrina ou glicidol. Na primeira etapa, determinaram-se o rendimento de imobilização, atividade recuperada e atividade aparente dos diferentes derivados obtidos para assim determinar os seis melhores – quitosana 2,5% (m/v) ativada com glutaraldeído (QUITGLU1), quitosana 2,0% (m/v) coagulada com KOH a 50°C ativada com glutaraldeído (QUITGLU2) ou epicloridrina (QUITEPI) ou glicidol (QUITGLI), quitosana 2,5% (m/v) tratada com dimetilformamida ativada com epicloridrina (QUIT-DMFEPI) ou glicidol (QUIT-DMFGLI). Para segunda fase, os catalisadores (QUITGLU1, QUITGLU2, QUITEPI, QUITGLI) foram estudados quanto à estabilidade operacional com o uso de reator contínuo, assim como ensaios de carga máxima e efetividade. Baseado nestes ensaios determinou-se QUITGLU2 como melhor biocatalisador e realizaram-se os seguintes estudos: variação do tempo de imobilização, determinação da melhor temperatura e pH para atividade enzimática, determinação de parâmetros cinéticos, estocagem sob 10°C e estabilidade operacional com o uso de alta carga enzimática usando soro de leite como substrato. Suportes como CV e BC não apresentaram boa adequação para imobilização de β-galactosidase de Kluyveromyces lactis, assim como o suporte QAE. Suportes com tratamento com dimetilformamida apresentaram baixos rendimentos de imobilização. Os resultados para o derivado QUITGLU2 apresentaram carga máxima de 75 mgProteína.g-1 de suporte e efetividade superiores aos demais. A estabilidade operacional para este derivado apresentou-se estável, visto sua produção de glicose constante por 10 h de reação. O tempo 3 h mostrou-se suficiente para imobilização. Os valores de Km e Vmáx tanto para enzima solúvel (46,79 mM e 7.142,86 μmol.(mL.min)-1) quanto para o derivado (69,56 mM e 113,25 μmol.(g.min)-1). Durante os 120 dias de armazenamento sob 10°C, não houve decréscimo da atividade hidrolítica do derivado, demonstrando ótima estabilidade à estocagem. Por fim, o biocatalisador mostrou bons resultados de estabilidade operacional quando utilizado em alta carga oferecida (255,9 mgProteína.g-1 de quitosana de carga teoricamente imobilizada) para hidrólise de soro de leite

PACHECO, A. M. Estudo da viabilidade da produção de etanol a partir de suco de caju (Anacardium occidentale L.) utilizando células imobilizadas em bagaço de caju. 71 f. 2009. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-22T11:34:35Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_ampacheco.pdf: 1627953 bytes, checksum: 3d348b086371c0ff29481d3a307d68f5 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-28T17:08:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_ampacheco.pdf: 1627953 bytes, checksum: 3d348b086371c0ff29481d3a307d68f5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-28T17:08:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_ampacheco.pdf: 1627953 bytes, checksum: 3d348b086371c0ff29481d3a307d68f5 (MD5) Previous issue date: 2009-06-10 / The use of cashew apple peduncle, a vast available material found in Ceará that is usually wasted, combined with production of ethanol, is the focus of this project. Cashew apple juice, rich in fructose, glucose, salts and vitamins, is an appropriate raw material for alcoholic fermentation by the yeast Saccharomyces cerevisiae. The search for improvements in ethanol production in this work was achieved through the study of the use of yeast immobilized in cashew apple bagasse support, (SBC). Cell immobilization has been studied by many researchers and has been an important technique because of the possible benefits and advantages as the increase in productivity. Cashew apple bagasse is a cheap and easily accessible raw material to the application of the immobilization technique. As comparison, results with free, immobilized cells in calcium alginate, a known agent for immobilization by encapsulation, and immobilized cells by adsorption on SBC were studied. Preliminary fermentation assays using immobilized cells on SBC were performed, as well as consecutive and storage fermentations. The following kinetic parameters were checked: productivity (Qp, gL-1h-1), efficiency (Ef,%), substrate / biomass yield (Yx / s, g.g-1) and substrate / product yield (Yp / s, g.g - 1). SBC presented advantages, such as high cell densities and adhesion, generating high yields (≈ 5 g.L-1h-1). With respect to efficiency and rate of substrate / product yield, immobilized cells reached values similar to those obtained with free cells in the integral cashew apple juice (about 90% and 0.47 respectively). Another advantage is the durability and possibility of reuse of SBC making the process more economical, fast and efficient. SBC was reused for at least 10 consecutive batches and remained stable, at refrigerator, for 6 months / O aproveitamento integral do pedúnculo de caju, uma matéria prima vastamente encontrada no Ceará e pouco aproveitada, aliado a produção de etanol, produto de valor energético são o foco desse projeto. O suco de caju integral, rico em frutose, glicose, sais e vitaminas, mostrou-se bastante adequado para o uso da levedura Saccharomyces cerevisiae no processo fermentativo alcoólico. A busca por melhorias na obtenção de etanol se deu através do estudo do uso de leveduras imobilizadas em suporte de bagaço de caju (SBC). A imobilização celular vem sendo estudada por inúmeros pesquisadores e tem se mostrado uma técnica importante devido aos benefícios e vantagens possibilitados como o aumento na produtividade. O bagaço de caju surge como uma matéria prima barata e de fácil obtenção para a aplicação da técnica de imobilização. Para comparação foram estudados os resultados com células livres e imobilizadas em alginato de cálcio, um conhecido agente de imobilização de células por encapsulamento e células imobilizadas por adsorção em bagaço de caju. Utilizando células imobilizadas em bagaço foram realizadas fermentações preliminares, consecutivas e de estocagem. Foram verificados os seguintes parâmetros cinéticos: produtividade (Qp, g.L-1h-1), eficiência (Ef, %), conversão substrato/biomassa (Yx/s, g.g-1) e conversão substrato/produto (Yp/s, g.g-1). O suporte de bagaço de caju atingiu vantagens com relação a adesão e altas densidades celulares, gerando elevadas produtividades (≈ 5 g.L-1h-1). Com relação a eficiência e a taxa de conversão substrato/produto, células imobilizadas atingiram valores similares aos obtidos com células livres no suco de caju integral (em torno de 90% e 0,47 respectivamente). Outra vantagem foi a durabilidade e possibilidade de reutilização do suporte tornando o processo mais econômico, rápido e eficiente. O SBC mostrou-se apto a reutilização por no mínimo 10 bateladas consecutivas e se manteve estável, em geladeira, por pelo menos 6 meses