MENVSC / Department of Ecology and Resource Management / Satellite remote sensing techniques have been proved to be the best methods for quantifying chlorophyll-a levels by estimating algal concentrations in water bodies. Harmful algal blooms (HABs) are posing a significant threat to the many water bodies in South Africa. This study aims at developing remote sensing solution to estimate chlorophyll concentrations in water bodies of Vhembe district municipality using recently launched Landsat 8 OLI. It is the first study to provide quantitative water quality information for the Vhembe region’s water bodies from a time series of satellite remotely sensed data and in-situ laboratory data. The objectives of this study was to evaluate spatial and temporal distributions of algae in water bodies and fish-ponds, to assess water quality parameters, namely: chlorophyll-a and turbidity and to compare data obtained from satellite remote sensors with in situ data. The 30 meters spatial resolution multispectral Landsat 8 OLI for 2016, 2017 and 2018 were used to derive chlorophyll-a estimate from an existing model at three water bodies. The chlorophyll-a concentrations measured during in-situ were employed to validate the Landsat derived chlorophyll-a estimates. The results from this study shows that Landsat derived chlorophyll-a estimates are correlating with field measurements. In all the reservoir, it was detected that there is low content of harmful algal blooms and thus the water bodies are in good condition since the chlorophyll-a concentrations were very low (ranging from 0 to 0.6 mg.m-3). In conclusion, it can be stated that Landsat 8 OLI sensor has the potential to map inland water bodies dominated with algal blooms at certain extent. It can further be stated that Landsat 8 OLI is suitable for monitoring the growth of HABs in aquatic ecosystem and is cost effective. This study also evaluated the potential of Banana peels powder and K2SO4 to inhibits the growth of algae (batch experiment). The water samples were collected at Tshifulanani and Lwamondo fish ponds where there are floating algae. The samples were collected seasonally and analysed for pH, water temperature, Total Dissolved Solids, Electrical conductivity, Dissolved Oxygen, turbidity, chlorophyll-a and absorbance. From the laboratory experiments, there was a variation in the values of absorbance (0.936A-1.234A), PH (7.1-8.3), EC (63.1- 87.9 μs/cm), TDS (52.6-69.7mg/L), water temperature (25.5-29.3°C) and Dissolved oxygen (5.3-7.1mg/L). The concentration of chlorophyll-a for Tshifulanani and Lwamondo fish ponds ranges were (2.14-15.96 mg/m-3) and (0.65-15.66 mg/m-3) respectively. A batch experiment was conducted to determine the potential of banana peels powder on inhibition of algal blooms in water samples by measuring absorbance at 750nm. It can be concluded in this study that banana peels have a potential to inhibits the growth of algae in fish ponds. The Absorbance has shown a rapid v decrease from 0.936A to Zero from day 1 to day 7 respectively. The inhibition of cyanobacteria by banana peels is followed using Potassium sulphate in treating the algal blooms in water samples. Both banana peels and potassium Sulphate has shown a positive response in treatment of algae on the batch experiment. The results of this study revealed that high concentration of physico-chemical parameters promote the growth of cyanobacteria in fish ponds but does not have negative effects on the fish except the oxygen competition with algal blooms. The statistical analysis in correlating the chl-a field measurements and remotely sensed data showed a positive outcome where K values were very high from 70% to 89%. These results show high level of agreement of correlation values of field chlorophyll-a concentration and satellite remotely sensed variables. / NRF

Thesis (Ph. D. (Microbiology)) -- University of Limpopo, 2019 / In an effort to align the current research with the country’s biofuel strategy, the aim of the study was to utilize banana pseudostem in the production of fungal cellulolytic enzymes and bioethanol through fermentation of the banana pseudostem hydrolysate. The selection of microorganisms was based on the ability of the fungi to grow on agar containing Avicel (microcrystalline cellulose) followed by assaying for cellulases in the form of endoglucanase and total cellulase activity. Ten fungal isolates obtained from screening process showed positive endoglucanase activity on carboxymethyl cellulose – Congo Red agar plate. The six fungal isolates selected based on high cellulase activity belonged to Trichoderma and Aspergillus genera. In submerged fermentation (SmF), the maximum cellulase and endoglucanase production under optimal conditions by all fungal isolates was achieved in media with an initial of pH 6.5 at 30 °C. Under these conditions, the total cellulase activity was 9.79 filter paper units (FPU)/mL and endoglucanase activity 45.2 U/mL for Trichoderma longibrachiatum LMLUL 14-1 and total cellulase activity of 7.7 FPU/mL and endoglucanase activity of 32.7 U/mL for Trichoderma harzianum LMLUL 13-5. These cellulase activities were higher than in the crude enzymes system for all Aspergillus fumigatus. The production conditions for maximum β-glucosidase varied amongst the Aspergillus spp. For example, Aspergillus fumigatus LMLUL 13-4 had produced higher β-glucosidase activity in a medium with an initial pH of 6.5 and at an incubation temperature of 30 °C whereas A. fumigatus LMLUL 13-1 had produced higher β-glucosidase activity at an initial pH of 7.0 and at 35 °C. Solid state fermentation (SSF) to produce cellulase enzymes system was influenced by temperature, nature of the substrate (i.e. moisture, modification) and culturing technique/strategy (i.e. monoculture versus co-culture). Higher cellulase enzymes system was produced under the conditions of 30 °C, 75% moisture content of untreated (native) BPS and pH 6.5. All the fungi investigated, produced thermotolerant and acidophilic cellulase and endoglucanase, whilst β-glucosidase is both acidophilic and alkaliphilic. The cellulase enzymes complex of T. harzianum LMLBP07 13-5 is most stable, followed by A. fumigatus LMLPS 13-4 and the least stable cellulase enzymes complex was for T. longibrachiatum LMLULSA 14-1. For the pretreatment of BPS, the material was first subjected to three different pretreatment conditions; namely alkaline (3% NaOH), acid (5% H2SO4) and hot water (autoclave method) pretreatment to remove lignin and loosen the cellulose structure. After the pretreatments, alkaline method exposed more cellulose than other pretreatments methods. The alkaline pretreated BPS contained 52.3% cellulose, 10.8% hemicellulose and 8.7% lignin, which is 2.3-fold more cellulose and 0.48-fold less hemicellulose as well as 0.6-fold less lignin to the native BPS. The enzymatic saccharification of the alkaline pretreated BPS at different substrate loadings at 50 °C for 76 hours by an individual crude cellulase enzymes system from T. longibrachiatum LMLSAUL 14-1 and T. harzianum LMLBP07 13-5 cultures were used at a final concentration of 10 FPU/g. Saccharification released maximum glucose of 43.5 g/L and 20.1 g/L form alkaline pretreated BPS by crude cellulase enzymes from T. longibrachiatum LMLSAUL 14-1 and T. harzianum LMLBP07 13-5 measured at the highest solid loading. The production of bioethanol was carried out in separate hydrolysis and fermentation (SHF). Fermentation of nutrient supplemented BPS hydrolysate with an initial pH of 5.0 by S. cerevisiae UL01 occurred at 30 °C for 48 hours. The maximum ethanol concentration obtained after fermentation was 17.6 g/L corresponding to ethanol yield of 60% of the maximum theoretical yield. In conclusion, banana pseudostem is a suitable alternative substrate for the production of second-generation bioethanol. / National Research Foundation (NRF) and Vlaamse Interuniversitaire Raad (VLIR- UOS)

O acúmulo de açúcares solúveis observados em banana madura é resultado da ação de diversas enzimas que atuam sob o amido acumulado durante o seu desenvolvimento. Este processo pode ocorrer fora da planta e, em um período relativamente curto conhecido como amadurecimento. A rápida mobilização associado à escassez de trabalhos que enfoquem o processo de degradação de amido em órgãos que armazenam amido temporariamente, como bananas, o objetivo desse estudo foi localizar cultivares que se comportem diferente do modelo Nanicão, que é objeto de estudo do laboratório há muito tempo, sendo por isso, a cultivar mais conhecida e estudada. Bananas pertencentes a diferentes grupos genômicos foram selecionadas e analisadas, sendo elas: Nanicão (AAA), Terra (AAB), Mysore (AAB), Pacovan (AAB) e Figo (ABB). Quanto aos parâmetros de amadurecimento analisados, as cultivares Nanicão, Terra e Pacovan tiveram um comportamento climatérico típico. A sacarose foi o açúcar predominante em todas as cultivares seguida pela glicose e frutose que mantiveram uma proporção 1: 1. A cultivar Nanicão teve maiores teores de açúcares solúveis seguida pela Figo, Pacovan, Terra e Mysore. Em extrato bruto de banana, os maiores valores de atividade da β-amilase foi verificada nos estágios finais do amadurecimento, enquanto que a da α-amilase foi, praticamente, constante durante o período analisado, com exceção da Figo. Para detectar a presença das amido-fosforilases foi realizado ensaio, em extrato bruto de banana, de eletroforese em condições nãodesnaturantes (PAGE-nativo) e, duas bandas com atividade foram visualizadas nas cultivares, com exceção da Mysore. O inicio do processo de degradação de amido ocorreu anterior a produção autocatalítica de etileno e, as cultivares tiveram diferentes percentuais de degradação de amido, sendo os maiores obtidos na Pacovan seguida pela Mysore, Nanicão, Figo e Terra. Os grânulos de amido das cultivares Terra e Figo mostraram-se resistentes a hidrólise enzimática. Todas as cultivares tiveram atividade de α e β-amilase associadas aos grânulos presentes desde as fases iniciais do amadurecimento. Somente na cultivar Mysore a atividade ligada da α-amilase foi superior ao da β-amilase. O conteúdo de amilose e a distribuição de tamanhos de cadeias da amilopectina não tiveram grandes variações ao longo do amadurecimento. As micrografias revelaram que com o avanço do amadurecimento as superfícies dos grânulos de amido sofrem a exposição de estruturas, os anéis de crescimento, decorrentes da ação de enzimas. As imagens de microscopia de força atômica relevaram a presença de estruturas semelhantes ao modelo dos bloquetes na superfície dos grânulos de amido em banana. / The soluble sugars accumulation in mature banana is consequence of several enzymes action on accumulate starch obtained during its development processo The starch degradation can occur outside the plant in a relatively short time called ripening. Associate at the faster starch mobilization, few works are available focusing this process in organs that store starch temporarily like banana. The aim of this study was identified cultivars that show different pattern of starch degradation when compared with Nanicão model. Bananas of different genomic groups were selected and analyzed, Nanicão (AAA), Terra (AAB), Mysore (AAB), Pacovan (AAB) and Figo (ABB). The Nanicão, Terra and Pacovan cultivars had a typical c1imacteric behavior. Sucrose was the predominant sugar followed by glucose and fructose that maintained 1:1 ratio, in all cultivars. Nanicão had the higher leveis of soluble sugars followed by Figo, Pacovan, Terra and Mysore. The onset of starch degradation seems to be independent of ethylene. The higher activities of β-amylase, in banana pulp, was obtained in the last ripening stages, while α-amylase activities was constant and low at Nanicão and Pacovan. Two bands with activities were visualized in native PAGE which corresponded to cytosolic and plastidial forms of starchphosphorylases, with exception of Mysore. All cultivars had different perceptual of starch degradation and the higher one was observed at Pacovan, followed by Mysore, Nanicão, Figo and Terra. Starches granules of Terra and Figo showed to be resistant to enzymatic hydrolysis. All cultivars had α and β-amylase activities associated to granule throughout the ripening process. Only Mysore showed aamylase activity associated to granule higher than β-amylase. No significant change along the ripening was observed in amylose content and amylopectin chain length distribution. The micrographs revealed that granule surface suffer changes along the ripening, exposing structures called growth rings. The Atomic Force Microscopy revealed the presence of blockets at banana granule surface.

Os marcadores microssatélites por serem de natureza codominante e multialélica tornam-se ideais para a caracterização, mapeamento e seleção assistida. Os locos microssatélites disponíveis têm sido utilizados efetivamente na caracterização de acessos de bananeira (Musa), porém muitos deles têm se mostrado com baixa eficiência de amplificação. Neste sentido, os objetivos deste trabalho foram: desenvolver novos locos de microssatélites, caracterizar 224 acessos de bananeira do banco de germoplasma da Embrapa em relação à ploidia e constituição genômica empregando abordagens moleculares e estabelecer relações genéticas entre eles. Foram desenvolvidos 50 novos locos de microssatélites dos quais 44 foram polimórficos entre os acessos analisados. Para a caracterização da ploidia dos acessos foi utilizado a citometria de fluxo, e para a definição da composição genômica foram empregados polimorfismo nos genes ribossomiais nucleares (rDNA) e 16 locos microssatélites, que também serviram para estabelecer as relações genéticas entre os acessos. Além disso, foram sequenciados regiões do rDNA de 17 acessos de bananeira para identificação de polimorfismo de base única (SNP) associados ao genoma A e B. A constituição genômica e/ou ploidia determinada por abordagens moleculares confirmou a classificação previamente estabelecida por descritores morfológicos, com exceção dos acessos Marmelo, Pitogo e Pisang Nangka. As regiões do rDNA sequenciadas permitiram identificar 17 SNPs específicos para M. balbisiana, que poderão ser utilizados para classificar acessos quanto a constituição genômica. A análise de agrupamento derivada da genotipagem dos acessos com 16 locos de microssatélites subdividiu os genótipos de acordo com a ploidia, constituição genômica e subgrupos de bananeira, enquanto que a abordagem empregando o modelo bayesiano corroborou de forma geral com essa categorização. Foi detectada uma ampla heterogeneidade nos acessos diplóides, onde poucos acessos triplóides tiveram sua ancestralidade definida nos grupos dos acessos diplóides. / Microsatellite markers are co-dominant and multiallelic, and the method of choice for genetic characterization, mapping, and assisted selection breeeding. Microsatellite loci have been effectively used to characterize banana (Musa) accessions, but in some cases they have shown low amplification efficiency. Thus, the objectives of this work were to develop new microsatellite loci; to characterize 224 accessions from the Embrapa germplasm collection of banana for ploidy and genomic constitution, as well as to establish genetic relationships among the accessions. Fifty new microsatellite loci were developed, from which 44 were polimorphic. Flow citometry was employed to characterize ploidy, while genomic constitution was determined by polymorphism at the nuclear ribosomal gene (rDNA) and 16 microsatellite loci, also used to establish the genetic relationship among the accessions. Additionally, rDNA regions were sequenced from 17 banana accessions to identify specific single nucleotide polymorphism (SNP) associated with the A or B genome. The genomic constitution and/or ploidy determined by various molecular approaches confirmed the previous classification established by morphological descriptors, except for Marmelo, Pitogo and Pisang Nangka. The sequenced rDNA regions allowed to identify 17 SNPs specific for M. balbisiana, which could be used to classify accessions according to genomic composition. Clustering analysis derived from accession genotyping using 16 microsatellite loci subdivided genotypes according to ploidy, genomic composition and banana subgroups, while the approach using a Bayesian model corroborated in general terms this categorization. A large heterogeneity of the diploid accessions was detected, which restrict the definition of ancestrality of triploid accessions in the diploid accession groups.

A agricultura irrigada, por se tratar do setor produtivo que mais demanda água, tem sofrido continuas pressões para garantir a produção de alimentos com uso eficiente da água. Diante disto, objetivou-se com este trabalho estudar: (i) o efeito de diferentes sistemas de irrigação localizada (microaspersão e gotejamento) sob diferentes configurações na produtividade da bananeira BRS Tropical; (ii) avaliar a distribuição de raízes das plantas irrigadas por esses sistemas; (iii) calcular a eficiência de aplicação de água desses sistemas na cultura da bananeira e (iv) definir o posicionamento de sensores de água no solo para monitoramento da irrigação sob os sistemas considerados. O experimento foi conduzido nos campos experimentais da Embrapa Mandioca e Fruticultura Tropical, no qual foram estudados diferentes sistemas de irrigação localizada na cultura da bananeira BRS Tropical. Verificou-se que não houve efeito das diferentes configurações dos sistemas de irrigação por microaspersão nas variáveis de produção da bananeira BRS Tropical, o mesmo ocorrendo com as plantas irrigadas por diferentes configurações de sistemas de gotejamento. Entretanto, a produtividade da bananeira foi maior quando irrigada por sistemas de microaspersão do que por sistemas de gotejamento. A profundidade efetiva das raízes da bananeira irrigada por microaspersão e gotejamento foram 0,5 e 0,3 m, respectivamente, com exceção dos sistemas com gotejadores distribuídos em faixa contínua e com quatro gotejadores por plantas, para os quais se registrou uma profundidade efetiva de 0,25m e 0,6m, respectivamente. Quanto à eficiência de aplicação de água, nos sistemas de microaspersão, para um mesmo volume de água aplicado, na medida em que a uniformidade de distribuição de água dos sistemas aumenta, diminui-se a percolação, aumenta-se a extração de água e a eficiência de aplicação de água torna-se mais elevada. Nos sistemas de gotejamento, o incremento no número de emissores na linha lateral promoveu o crescimento da área de distribuição de raízes no solo em relação a lateral da planta, aumentou as áreas de extração de água, reduziu as perdas por percolação e aumentou a eficiência de aplicação. Na definição do posicionamento de sensores no solo, para a microaspersão, verificou-se que os sensores podem ser localizados na região que compreende a distância do pseudocaule ao emissor de 0,1 m à 0,7 m, 0,1 m à 0,8 m e 0,4 m à 1 m, nos sistemas com um microaspersor de 32 L h-1 para quatro plantas, um microaspersor de 60L h-1 para quatro plantas e um microaspersor de 60L h-1 para duas plantas, respectivamente, sendo a profundidade de instalação limitada em 0,25 m. Nos sistemas de gotejamento, definiu-se que os locais ideais de instalação dos sensores nos sistemas que utilizam dois, quatro e cinco emissores de 4 L h-1 por planta, partindo-se do pseudocaule da bananeira na direção da fileira de planta, às regiões limitadas pelas distâncias horizontais e profundidades de 0,2 m e 0,4 m; 0,5 m e 0,35 m; 0,55 m e 0,35 m, respectivamente. / Irrigated agriculture is the part of the productive section that demands more water, as a consequence, it has been under continuous pressure in order to guarantee food production with efficient water use. This work had as objective, studies about: (i) effects of different trickle irrigation systems (sprayer and drip) configurations on yields of banana cv BRS Tropical; (ii) evaluation of root distribution of plants which were under these systems; (iii) application efficiency of these systems on banana crop and (iv) soil water sensor placement definition for irrigation scheduling of the evaluated systems. The experiment was carried out on the experimental fields of Embrapa Cassava & Tropical Fruits, where studies about different trickle irrigation systems on banana crop were accomplished. There was no effect of the different sprayer or drip irrigation systems configurations on the production variables of banana cv BRS Tropical, however yields of banana irrigated by sprayer were larger than those of banana irrigated by drip. The effective root depth of banana irrigated by sprayer and drip systems were 0.5 and 0.3 m, respectively, except for drip systems with drippers distributed as line source and systems with four drippers per plant. In those cases the effective root depths were 0.25 m and 0.6m, respectively. Concerning water application efficiency and the same volume of water applied for all sprayer systems, the larger the water distribution uniformity, the larger the root water extraction and the water application efficiency and the smaller the deep percolation. The increase of emitters on the lateral lines provided growth of root distribution area and root water extraction area around the plant, reduced deep percolation losses and increased water application efficiency. Concerning definition of sensor placement around plants for sprayer system, it was noticed that sensors may be placed in zones limited by distances between plant and emitter of 0.1 m to 0.7 m, 0.1 m to 0.8 m and 0.4 m to 1 m for systems of one 32 L h-1 sprayer for four plants, one 60 L h- 1 sprayer for four plants and one 60 L h-1 sprayer for two plants, respectively. In all cases, the depth for sensor installation was 0.25 m. In case of drip irrigation systems, the ideal zones for sensor placement for systems that use two, four and five 4 L h-1 emitters per plant were limited by horizontal distances and depths of 0,2 m and 0,4 m; 0,5 m and 0,35 m; 0,55 m and 0,35 m, respectively.

Para a obtenção da seqüência completa do cDNA da α-amilase foi realizada a varredura de uma biblioteca de cDNA, utilizando-se iniciadores planejados a partir do consenso entre seqüências de DNA ou aminoácidos disponíveis em bancos de dados. Após a excisão do vetor pBK-CMV carregando o inserto, foram obtidos subclones e todos foram seqüênciados. Foi obtida uma seqüência clonada de 1971pb, contendo uma ORF de 1251pb, codificando uma proteina de 416 aminoácidos (aa). Esta proteína apresentou urn provável peptídeo sinal de 15 aa, peso molecular calculado de 45.080 Da e pI 5,84. A seqüência de bases obtida mostrou similaridade de 75% quando comparada corn genes de outras monocotiledôneas como arroz, milho, cevada e trigo. Para a seqüência de aminoácidos, deduzida a partir região codificadora, esta semelhança foi de ate 80%, mostrando-se altamente conservada. Os modelos das estruturas primária, secundária e terciária para a α-amilase de banana coincidem em diversos pontos com estruturas determinadas por cristalografia de raios X para α-amilases de outras espécies, incluindo a disposição espacial de resíduos catalíticos e de ligação de substrato e íons cálcio. Análises por northern e Southern blot sugerem que apesar da existência de uma família de genes corn múltiplas cópias, a expressão destes nas frutas não alcança níveis detectáveis por northern blot. / Abstract not available.

Lectinas são proteínas cuja principal característica é a de se ligar específica e reversivelmente a carboidratos. BanLec é a lectina presente na polpa de bananas, que se liga especificamente a manose e glicose, e é capaz de induzir a proliferação de células T, podendo estimular a resposta imune. Existem indícios de que o teor de BanLec pode variar dependendo do estádio de amadurecimento e do tipo de cultivar, o que pode afetar a quantidade de BanLec existente na fruta quando consumida in natura e a possível resposta imune frente ao consumo de banana. Por este motivo, um dos objetivos desse trabalho foi determinar os teores e a atividade hemaglutinante de BanLec em extratos de farinha de banana verde, além de bananas das cultivares Pacovan, Figo, Terra, Mysore e Nanicão, nos estádios de maturação verde e maduro, e submetidas a tratamento com 1-MCP e baixa temperatura (para cv. Nanicão). Com vista a atender ao objetivo de avaliar seus efeitos imunomoduladores in vivo, a BanLec foi purificada da cultivar Nanicão e administrada por via oral a camundongos BALB/c. Os ensaios de atividade hemaglutinante dos extratos de banana apontaram para maior quantidade de BanLec no fruto maduro, quando comparado ao verde, e ausência dessa proteína na cultivar Figo. Os parâmetros imunológicos analisados após administração de BanLec aos camundongos demonstram que a resposta imune gerada após ingestão de BanLec é dose dependente, além disso, a administração de 50 µg de BanLec aos animais foi capaz de modular citocinas importantes na resposta imunológica, provavelmente causando um efeito que pode ser interpretado como mais protetor do que patogênico. Com base nos resultados obtidos, podemos concluir que existem diferenças nos teores de BanLec dependendo da cultivar e estádio de maturação analisado, sendo que essa proteína não está presente na polpa de todas as variedades de banana e finalmente, que ela tem grande potencial imunomodulador in vivo, uma vez que ativou citocinas de resposta anti-inflamatória. / Lectins are proteins which bind specifically and reversibly to carbohydrates. BanLec is the lectin present in banana pulp, and it binds to mannose and glucose, being capable of inducing T-cell proliferation, and to stimulate the immune response. There are some evidence that the amount of BanLec may vary depending on the maturation stage of the fruit and the cultivar (cv.), which may affect the amount of BanLec and the possible immune response after consumption of banana. Thus, this study aimed to evaluate the amount of BanLec and its hemagglutinating activity in crude extracts of bananas from cultivars Pacovan, Figo, Terra, Mysore and Nanicão, in both unripe and ripe maturation stage, and also fruits which were treated with 1-MCP and low temperature. In addition, in order to access their immunomodulatory effects in vivo, BanLec was purified by affinity chromatography and administered orally to BALB/c mice. The hemagglutinating activity assays indicate higher amount of BanLec in ripe fruit. Moreover, the possible was undetectable in the pulp of banana Figo. The immunological parameters of mice orally fed with BanLec showed that the immunological response is dependent on the amount of protein administrated, in agreement to previous in vitro studies. Besides, 50 µg of BanLec, were able to modulate some cytokines in immune response, causing an effect that seems to be more protective than pathogenic. We conclude that there are important differences in amount of BanLec depending on the cultivar and the maturation stage, and BanLec has a dose-dependent immunomodulatory effect in vivo.

Nos últimos anos, duas tendências tem se destacado no universo cervejeiro: a obtenção de cervejas a partir de mostos concentrados e a elaboração de cervejas utilizando adjuntos especiais, os quais podem aromatizar ou não as mesmas. Visando um aumento da produtividade juntamente com uma menor necessidade de investimentos na capacidade produtiva, algumas cervejarias vêm optando pelo aumento do extrato inicial de fermentação para valores superiores aos tradicionais (10-15 0P). A elaboração de cervejas utilizando adjuntos especiais vem se tornando uma solução de barateamento na obtenção de cerveja devido à substituição de parte do malte, acrescentando ainda, atributos sensoriais característicos nos produtos obtidos. A banana constitui-se em matéria-prima bastante favorável à fermentação alcoólica por ser rica em carboidratos, minerais e apresentar baixa acidez. O principal objetivo desta pesquisa foi utilizar a banana como um adjunto do malte e como um aromatizante natural e sutil das cervejas obtidas. A quantificação dos carboidratos presentes na banana prata em diferentes graus de maturação revelou que a condição \"muito-madura\", apresentou o mais alto teor de carboidratos totais solúveis (15,65 %) e o mais baixo teor de amido (0,48 %). Após a etapa quantificação dos carboidratos fez-se um estudo da extração aquosa a quente dos sólidos solúveis da banana com a metodologia de superfície de resposta a partir de um planejamento fatorial 22 onde se obteve um modelo matemático empírico quadrático (Y = 5.58 + 1.25 X1 - 0.26 X2 - 0.37 X22). Os valores que otimizaram esta extração (Y) foram 38,5 g de purê de banana (X1) e tempo de extração de 39,7 minutos. Utilizando um planejamento fatorial 22 fez-se um estudo da fermentação do mosto com adjunto de banana, na planta piloto da microcervejaria da EEL - USP em diferentes concentrações e temperaturas. Observou-se que a 12 0P e a 15 0C obteve-se uma Qp de 0,58 g/L.h em 72 h de fermentação e apenas 6,07 % do açúcar metabolizado pela levedura cervejeira foi desviado para a geração de produtos secundários, garantindo um Yp/s real de 0,48 g/g. Dentro destas condições de estudo investigou-se o comportamento cinético da levedura cervejeira Saccharomyces cerevisiae 308 de baixa fermentação (tipo lager) nestes mostos com banana, de densidade tradicional. Pôde-se observar que o máximo valor de ?x (0,114 h-1) foi alcançado com a fermentação a 12 0P e 15 0C. O valores máximos de ?s e ?p (1,128 e 0,585 g/g.h, respectivamente) foram conseguidos com a fermentação a 15 0P e 15 0C. Em seguida, fez-se um estudo com o propósito de aumentar a produtividade volumétrica de etanol em mostos com banana de alta densidade. Para isto, realizou-se fermentações com a adição de diferentes nutrientes, em mini-bioreatores cilindrocônicos de 0,9 L da Uminho - Portugal. Verificou-se que apenas a adição de MgSO4 foi significativa estatisticamente para o aumento da Qp. Observou-se também que o melhor valor de Qp (0,68 g.L/h) foi alcançado em 64 h de fermentação após suplementação com 420 mg/L de MgSO4. Em seguida, fez-se a caracterização físicoquímica da cerveja obtida com a reprodução do experimento otimizado em mini-bioreator cilindrocônico de 0,9 L da Uminho - Portugal no fermentador de 180 L da EEL - USP, verificando-se que a cerveja com banana de 4,8 % v/v apresentou uma elevada concentração de potássio (600,68 mg/L) e de acetato de isoamila (1,20 mg/L). Das cervejas otimizadas elaboradas na planta piloto da USP, fez-se uma avaliação sensorial comparando-as com cervejas do mercado brasileiro. Observou-se que em relação aos testes de preferência, as cervejas com banana foram estatisticamente preferidas em relação às amostras do mercado. Já os testes de aceitação demonstraram que não houve diferença significativa (p >= 0,05) quanto ao grau de aceitação entre os produtos correspondentes às amostras experimentais otimizadas e as amostras do mercado. Ou seja, as amostras de cerveja com banana foram tão aceitas pelo consumidor quanto às amostras de cerveja do mercado. Por fim foi realizado um estudo econômico preliminar, dentro de uma estimativa de produção de 875 L/mês de cerveja com banana em microcervejaria. Verificou-se que o custo inicial do processo foi 204,76 % superior a de uma cerveja comercial. Todavia, o custo direto variável de produção desta cerveja foi de R$ 0,94/L contra R$ 1,10/L de uma cerveja puro malte produzida nas mesmas condições de processo. / In the past years, two tendencies have been revealed in the universe of brewing: beer production using concentrated wort and its elaboration using special adjunct, which might supply or not a special flavour to the beer. Aiming to increase the process productivity along with decreasing the necessity of further production investments, some breweries have adapted to increase the initial fermentation extract concentration to values superior to the traditional ones (10-15 oP). The elaboration of beer using special adjunct is considered a solution to turn cheap beer production by not only by substituting part of the malt but also in adding characteristic sensorial attributes in the obtained products. Banana is constituted of raw materials suitable for alcoholic fermentation for being rich in carbohydrates and minerals and present law acidity. The principal objective of this research is to utilize the banana as an adjunct for malt and also as a natural and a tenuous flavouring agent for the obtained beer. The quantification of the carbohydrates present in the banana prata in different maturation grade, has revealed that the condition of \"very mature\" represented the highest content in total soluble carbohydrates (15.65%) and the lowest content in starch (0.48%). After the quantification stage of the carbohydrates, a study was done on the hot aqueous extraction of the soluble solids found in the banana using the response-surface method obtained by a complete 22 factorial design. The obtained mathematical empirical quadratic model was (Y = 5.58 + 1.25 X1 - 0.26 X2 - 0.37 X22). The values of the optimized extraction (Y) was 38.5 g of banana pulp (X1) and an extraction time of 39.7 minutes. It was done a study on the fermentation wort with banana adjunct using a factorial design 22, in the micro-brewery pilot plant located in the EEL - USP, at different concentrations and process temperatures. It was observed that at 12 0P and at 15 0C, it was obtained a Qp of 0.58 g/L.h in 72 h of fermentation and only 6.07 % of the sugar metabolized by the alcoholic-yeast was deviated for the production of secondary products, which guaranteed a real Yp/s of 0.48 g/g. Using these conditions in study, it was investigated the kinetic behavior of the alcoholic-yeast Saccharomyces cerevisiae 308 of law fermentation (lager type) in these wort using banana, of conventional gravity. It can be observed that the maximum value of ?x (0.114 h-1) was achieved with fermentation at 12 0P and 150C. The maximum values of ?s and ?p (1.128 e 0.585 g/g.h, respectively) was obtained at fermentation of 15 0P and 15 0C. It was also done studies with the objective of increasing the volumetric productivity of ethanol in worts with banana at high gravity. For this reason, it was done several fermentations with the addition of different nutrients, in mini-bioreactors cylindrical-conical de 0.9 L from UMinho-Portugal. It was verified that the addition of MgSO4 was statistically significant for the increase in Qp. It was also verified that the best value of Qp (0.68 g.L/h) was achieved in 64 h of fermentation after being supplemented with 420 mg/L of MgSO4. It was also done a physical-chemical characterization of the beer obtained from the reproduction of the optimized experiment obtained using the cylindrical-conical bioreactor de 0.9 L from UMinho- Portugal in the bioreactor of 180 L of working volume located in the EEL - USP, verifying that the beer with banana (4.8 % v/v) have presented a high concentrations of potassium (600.68 mg/L) and isomile acetate (1.20 mg/L). It was done a sensorial evaluation of the elaborated beer in the pilot-plant in the USP, comparing it with the other beers found in the Brazilian market. It was observed that in relation to the preference test, beers with banana were statistically preferred in relation to the other samples. Acceptance tests demonstrated that there has been no significant difference (p>= 0.05) in relation to the grade of acceptance between the products corresponding to the samples taken from the optimized experiments and the samples taken from the market. In other words, the samples with banana were acceptable by the consumer as much as the samples taken from common beers found in the market. Finally, it was done a preliminary economical evaluation of the process, considering as production capacity the value of 875 L/month of beer with banana. It was calculated the initial cost of the process was of 204.76% superior than the commercial draft beer. On the other hand, the direct cost of production of this draft beer was of R$ 0.94/L against R$ 1.10/L of draft beer made from pure malt using the same process conditions.

Este trabalho apresenta pesquisa relativa à gestão tecnológica aplicada ao estudo de viabilidade técnica e econômica da instalação de um irradiador multipropósito no Vale do Ribeira (SP). De um lado o trabalho apresenta as características regionais que indicam que o Vale do Ribeira se mostra a região menos desenvolvida economicamente do estado de São Paulo; de outro lado, a emergência da tecnologia da irradiação de alimentos, com resultados aceitos e recomendados pelas autoridades internacionais. A gestão tecnológica, a partir dos conceitos apresentados, procura unir essa realidade regional com a tecnologia disponível, na busca do desenvolvimento regional. Os procedimentos metodológicos aplicados incluem, além da pesquisa bibliográfica, a aplicação de pesquisas qualitativa e quantitativa, bem como a utilização de métodos estatísticos e econômicos. A principal conclusão deste estudo indica a viabilidade técnica e econômica do empreendimento, embora sejam recomendados mais estudos específicos sobre a irradiação de bananas e sobre a aceitação do consumidor brasileiro a alimentos irradiados. / This thesis presents a research focused on technology management applied to technical and economic viability study for the installation of a multipropose irradiator in Vale do Ribeira. First, the work presents the regional characteristics that shows Vale do Ribeira as the less economically developed region of Sao Paulo state. On the other side, it shows the emergence of irradiation techniques applied to the food industry, with accepted and recommended results by international authorities. Technology management, from the conceptual basis here presented, links regional environment reality to available technical knowledge, in search of regional development. The methodology was composed by the use of bibliographical, qualitative and quantitative research, and the analysis was supported by the use of statistical techniques and economic viability analysis. The present research concludes that there is technical and economic viability of the venture here analyzed, although it should be recommended more studies about banana irradiation and about brazilian consumer acceptance to irradiated food products.

A enzima sacarose-fosfato sintase foi parcialmente purificada de bananas fisiologicamente imaturas (70 dias após a antese), fisiologicamente maturas pré-climatéricas (110 dias após a antese) e climatéricas (130 dias após a antese). De acordo com os resultados apresentados a SPS de banana é uma enzima constituída de subunidade de 116 kD, apresentando peso molecular nativo de 440 kD por filtração em gel e bandas de 180, 240 e 686 kD por eletroforese em gel de poliacrilamida, nos três estágios estudados. Uma sequência parcial do gene da SPS foi amplificado através de PCR, donado e seu sequenciamento indicou que a enzima de banana apresenta elevada homologia com as de outras fontes vegetais. A análise dos níveis de proteina e mRNA durante o desenvolvimento e amadurecimento do fruto permitem correlacionar o aumento de atividade com o aumento na expressão do gene da SPS. Não foram observadas alterações significativas no estado de ativação, sugestivas de modificação covalente como mecanismo de ativação durante o amadurecimento. / Sucrose-phosphate synthase (SPS) was purified ITom bananas at different deveIopmental stages (70, 110 and 130 days after anthesis), corresponding to tissue with different composition. Banana SPS have a subunit of 116 kD and the native enzyme have a molecular weight around 440 kD by gel fiItration and bands of 180, 240 and 686 kD by eIectrophoresis in alI stages studied. A 952 base pair polymerase chain reaction product of SPS was cloned and showed that banana SPS has a high homology with the enzyme from other species. Enzyme activity, Protein and mRNA leveI point to an increase in SPS expression during ripening. The increase in SPS activity was not correlated to changes in the activation state. The results indicate that the increase in SPS expression is an important regulatory event during banana fruit ripening.