Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-09-27T18:39:37Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese - Diego Rayan T. Sousa.pdf: 2251149 bytes, checksum: 0676c4939462fb50c6f72152c72fc4c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-09-27T18:42:34Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese - Diego Rayan T. Sousa.pdf: 2251149 bytes, checksum: 0676c4939462fb50c6f72152c72fc4c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-27T18:42:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese - Diego Rayan T. Sousa.pdf: 2251149 bytes, checksum: 0676c4939462fb50c6f72152c72fc4c7 (MD5) Previous issue date: 2017-07-05 / FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / Glucose oxidase (Gox) has several industrial applications. It is believed that there are diversified fungal species that have the production capacity of this enzyme and most are unexplored. The objective of this work was to investigate a production of Glucose Oxidase (EC 1.1.3.4) by fungi isolated from soil samples from the Amazon Forest. Soil fungi were isolated from the Adolpho Ducke Forest Reserve, located in the city of Manaus-Amazonas. To select good GOx producers, such as submitted in submerged bioprocess. The isolates highlighted in the production of the enzyme were submitted to kinetic tests where the enzyme production, biomass and substrate consumption by isolates were evaluated. Univariate and multivariate assays performed to optimize the production process. An enzymatic production for the semi-continuous process. The crude enzyme was purified by precipitation processes, dialysis ion exchange chromatography. The potential of this enzyme in the elaboration of a Glucose quantification kit through calibration curves, the regression coefficient, was investigated as biochemical characteristics and GOx (optimum temperature, optimum pH, stability and ionic effect in the enzymatic activity. However, only seven were identified as potential producers of this enzyme, being five of the genus Aspergillus and two of the genus Penicillium, with values ranging from 14.93 U/mL – 35.54 U/mL. Kinetics showed that the Aspergillus LMM01 isolate was the best producer of the enzyme, and this was used isolated in the subsequent experiments. Experiments with variants demonstrated with the greatest effect on the production of GOx were PH and agitation. A result for GOx (7.74 U/mL) was obtained, for 7 days, use the semi-continuous. After purification process, an activity and the enzyme improved 938%, a temperature of 40 ° C and pH 6.0 were the optimum for a catalytic action of the enzyme and stability presented as its main industrial needs. Fe+++, Pb++, Ag+, Hg++ and Cu++ ions showed significant inhibition of GOx activity. In the present study, a Pearson correlation of the developed Kit and the commercial Kit was strong positive, with value of r = 0.9978. The results are compatible with a literature where the genera Aspergillus and Penicillium stand out as the main industrial producers of GOx. / A glicose oxidase (GOx) possui diversas aplicações industriais. Acredita-se que existem diversificadas espécies fúngicas que possuem capacidade de produzir essa enzima e a maior parte encontra-se inexplorada. Este trabalho teve como finalidade investigar a produção de Glicose Oxidase (EC 1.1.3.4) por fungos isolados de amostras de solo da Floresta Amazônica. Foram isolados fungos filamentosos de amostras de solo da Reserva Florestal Adolpho Ducke, localizada na cidade de Manaus-Amazonas. Para selecionar bons produtores de GOx, esses foram submetidos em cultivo submerso. Os isolados destacados na produção da enzima foram submetidos a ensaios de cinética onde foi avaliada a produção da mesma, biomassa e o consumo do substrato pelos isolados. Ensaios univariados e multivariados foram realizados para otimizar o processo de produção. Uma produção enzimática foi realizada utilizando processo semi-contínuo. A enzima bruta foi purificada pelos processos de precipitação, diálise cromatografia de troca iônica. Foram investigadas as características bioquímicas da GOx (melhor temperatura, melhor pH, estabilidade e o efeito de íons na atividade enzimática). Analisou-se o potencial desta enzima na elaboração de um Kit de quantificação de Glicose através de curvas de calibração, o coeficiente de regressão e coeficiente de correlação. Quanto aos resultados obtidos, foi detectada a produção de GOx em todas as cepas analisadas, entretanto, apenas sete se destacaram como potenciais produtores desta enzima, sendo cinco do gênero Aspergillus e dois do gênero Penicillium, com valores que variaram de 14,93 U/mL – 35,54 U/mL. A cinética demonstrou que o isolado Aspergillus LMM01 foi o melhor produtor da enzima, sendo portanto este isolado, utilizado nos experimentos posteriores. Experiências multivariadas demonstraram que os parâmetros com maior efeito na produção de GOx foram o pH e a agitação. Obteve-se um resultado estável para GOx (7,74 U/mL), durante 7 dias, utilizando o processo semi-contínuo. Após o processo de purificação, a atividade da enzima melhorou 938%, a temperatura de 40° C e o pH 6,0 foram os melhores para a ação catalítica da enzima e a estabilidade apresentou-se adequada as suas principais necessidades industriais. Os íons Fe+++, Pb++, Ag+, Hg++ e Cu++ exibiram inibição significante na atividade de GOx. No presente estudo, a correlação de Pearson do Kit desenvolvido e o Kit comercial foi forte positiva, com valor de r = 0,9978. Os resultados foram compatíveis com a literatura, onde destacam-se os gêneros Aspergillus e Penicillium como os principais produtores industrias de GOx.

Submitted by Samir Prioto Tayar (samir.ptayar@gmail.com) on 2018-04-09T14:31:29Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Samir_final_assinada.pdf: 11848751 bytes, checksum: 7fad06d1b9df3db5334e4c9691ab20d8 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Carolina Gonçalves Bet null (abet@iq.unesp.br) on 2018-04-10T18:07:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 tayar_sp_me_araiq_int.pdf: 11809919 bytes, checksum: 9cd88576ad507e9c69d8ef1c021b3c48 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-10T18:07:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tayar_sp_me_araiq_int.pdf: 11809919 bytes, checksum: 9cd88576ad507e9c69d8ef1c021b3c48 (MD5) Previous issue date: 2018-03-09 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O ciclo do enxofre na natureza está diretamente relacionado a vida e por isso seu equilíbrio é de extrema importância, fazendo com que sejam necessários tratamentos dos resíduos industriais contendo enxofre, sejam eles sólidos, líquidos ou gasosos. Neste trabalho foram realizados estudos de biorreatores visando realizar o tratamento de resíduos líquidos de enxofre pelo processo de redução de sulfato e também de resíduos gasosos, o biogás contendo ácido sulfídrico, através de sua oxidação. O estudo do bioprocesso redutivo foi realizado utilizando o planejamento fatorial central composto para otimização da produção de sulfeto e eliminação de sulfato de água residuária, através das variáveis tempo de residência (Tr), concentração de sulfato inicial e relação DQO/sulfato, em biorreatores contínuos de leito fixo. Os resultados destes experimentos mostraram que a maior produção diária de sulfeto ocorre em tempo de residência de 15 horas, com relação DQO/sulfato de 2,0 e concentração inicial de sulfato superior a 3000 mg L-1. A maior porcentagem de eliminação de sulfato ocorre em tempos de residência de 25-35 horas com concentrações de sulfato inicial inferiores a 1000 mg L-1. E a maior quantidade diária de sulfato eliminada ocorre com tempo de residência de 25 horas e concentração inicial de sulfato próxima a 2250 mg L-1. O bioprocesso para oxidação de H2S utilizando biofiltro percolador contendo tiras de PVC como uma alternativa aos materiais suportes tradicionais mostrou-se capaz de realizar o tratamento do biogás da estação de tratamento de esgotos de Matão. Com tempo de residência de 4,8, 2,4 e 1,6 minutos, as porcentagens de eliminação de H2S foram 60,06 ± 13,81%, 71,89 ± 14,33 % e 89,83 ± 14,97% respectivamente. A temperatura ótima determinada para este processo foi de 35,3 a 36,7 ºC e as medidas de biogás nas alturas do biorreator mostraram que quase toda remoção de contaminante acontece no início do reator, indicando que ele tem potencial para tratar cargas muito maiores de contaminante. / The sulfur cycle in nature is directly related to life and which makes its equilibrium very important, bringing the need of treatments of solid, liquid or gaseous industrial wastes containing this element. This work present the study of bioreactors aiming to treat liquid and gaseous residues containing the sulfur element by the sulfate reducing and sulfide oxidizing processes. The reductive bioprocess study was carried out using central composite experimental design to optimize the sulfide production and sulfate elimination from wastewaters, through the optimization of retention time, initial sulfate concentration and DQO/sulfate ratio in Fixed-bed continuous bioreactors. The results of these experiments showed that higher daily sulfide production occurs in 15 hours of retention time with the DQO/sulfate ratio of 2.0 and initial sulfate concentration bigger than 3000 mg L-1. Higher sulfate elimination percentage was obtained with retention time of 25-35 hours with initial sulfate concentration lower than 1000 mg L-1. And the highest sulfate amount eliminated daily was obtained in 25 hour of retention time and 2250 mg L-1 of initial sulfate concentration. The bioprocess for H2S oxidation using biotrickling filter containing PVC stripes as an alternative support material was able to treat the biogas of the Matão sewage treatment plant. With retention time of 4.8, 2.4 and 1.6 minutes, the sulfide elimination percentage was 60,06 ± 13,81%, 71,89 ± 14,33 % e 89,83 ± 14,97% respectively. The optimum temperature range determined for this process was 35,3-36,7 ºC and the biogas measures in different heights of the bioreactor showed that the H2S was almost totally removed in the beginning of the process, showing that the system may be able to treat higher load of this contaminant. / FAPESP 2016/01299-8

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-07-28Bitstream added on 2015-03-03T12:07:22Z : No. of bitstreams: 1 000810645.pdf: 397244 bytes, checksum: 94974dbb366a34ea12a28f30d2fa02b6 (MD5) / A reutilização de resíduos agroindustriais está sendo vista como nova alternativa para a minimização de impactos ambientais e principalmente para obtenção de biocompostos presentes nesses resíduos. A secagem dos resíduos é uma alternativa para a obtenção de uma farinha rica em compostos de grande valor, sendo necessário encontrar procedimentos que diminuam a perda dessas substâncias. Desta forma, o presente trabalho teve o objetivo de elaborar e analisar farinhas do resíduo de amora-preta industrial (Rubus spp.) e resíduo artesanal (Rubus sellowii) e analisar compostos bioativos. Foram realizadas cinéticas de secagem para ambos os resíduos, aplicando os modelos matemáticos de Page, Lewis e Handerson-Pabis. A partir das farinhas foi avaliada a influência do processo de secagem sobre o teor de biocompostos, como compostos fenólicos, antocianinas, vitamina C e atividade antioxidante. Todos os modelos estudados pelas cinéticas obtiveram resultados favoráveis, tendo o modelo de Lewis apresentado ligeira superioridade se comparado aos demais, concluindo também que o aumento da temperatura acarreta na diminuição do tempo de secagem, porém reduzem os teores dos biocompostos, principalmente os compostos fenólicos e ácido ascórbico. Sabendo que o crescimento de microrganismos nos alimentos está ligado com a quantidade água presente nele, foram realizadas isotermas de sorção, a fim de minimizar a degradação destes, com o objetivo de estudar o comportamento das isotermas de sorção nas temperaturas próximas as dos ambientes brasileiros, 20, 30 e 40 ºC, utilizando diferentes tipos de sais, de modo a correlacionar atividade de água e umidade. As isotermas obtidas foram analisadas mediante os modelos matemáticos mais comuns GAB, Oswin, Peleg, BET, Langmuir e Halsey. Dentre as temperaturas estudadas os modelos que mais se ajustaram nas amostras foram os de Oswin, GAB e Peleg, sendo o modelo de GAB o mais adequado ... / The reutilization of agro-industrial waste is being seen as a new alternative to minimize environmental impacts and to obtain biocompounds mainly present in these residues, among them, the blackberry has stood out for its high nutritional value and excellent source of phenolic compounds, especially anthocyanins and ascorbic acid. Drying residues is an alternative for obtaining a flour rich in compounds of great value, it is necessary to find procedures that reduce the loss of these substances. Thus, this study aimed to develop industrial residue flour from the blackberry (Rubus spp.) and artisanal residue (Rubus sellowii). Drying kinetics were performed for both residues, applying mathematical models Page, Lewis and Handerson-Pabis. From the flours it was evaluated the influence of the process of drying on the content of biocompounds, such as phenolic compounds, anthocyanins, vitamin C and antioxidant activity. All models studied by the kinetics obtained favorable results, however the Lewis’s model presented slight superiority compared to others, also concluded that the increase of the temperature leads to decrease the drying time, but reduce the levels of biocompounds, especially phenolic and ascorbic acid. Knowing that the growth of microorganisms in foods is linked to the amount of water present in it, sorption isotherms were performed in order to minimize degradation of these, with the aim of studying the behavior of the sorption isotherms at temperatures near to the Brazilian environments, 20, 30 and 40 ° C, using different types of salts, in order to correlate the water activity and moisture. The isotherms obtained were analyzed by the most common mathematical models GAB, Oswin, Peleg, BET, Langmuir and Halsey. Among the studied temperatures models that best fit the samples were Oswin, GAB and Peleg, being the most appropriate model GAB independent sample or temperature

Orientadora: Denise Bevilaqua / Coorientador: Arnaldo Sarti / Banca: Lorena Oliveira Pires / Banca: Renata de Bello Solcia Guerrero / Resumo: O ciclo do enxofre na natureza está diretamente relacionado a vida e por isso seu equilíbrio é de extrema importância, fazendo com que sejam necessários tratamentos dos resíduos industriais contendo enxofre, sejam eles sólidos, líquidos ou gasosos. Neste trabalho foram realizados estudos de biorreatores visando realizar o tratamento de resíduos líquidos de enxofre pelo processo de redução de sulfato e também de resíduos gasosos, o biogás contendo ácido sulfídrico, através de sua oxidação. O estudo do bioprocesso redutivo foi realizado utilizando o planejamento fatorial central composto para otimização da produção de sulfeto e eliminação de sulfato de água residuária, através das variáveis tempo de residência (Tr), concentração de sulfato inicial e relação DQO/sulfato, em biorreatores contínuos de leito fixo. Os resultados destes experimentos mostraram que a maior produção diária de sulfeto ocorre em tempo de residência de 15 horas, com relação DQO/sulfato de 2,0 e concentração inicial de sulfato superior a 3000 mg L-1. A maior porcentagem de eliminação de sulfato ocorre em tempos de residência de 25-35 horas com concentrações de sulfato inicial inferiores a 1000 mg L-1. E a maior quantidade diária de sulfato eliminada ocorre com tempo de residência de 25 horas e concentração inicial de sulfato próxima a 2250 mg L-1. O bioprocesso para oxidação de H2S utilizando biofiltro percolador contendo tiras de PVC como uma alternativa aos materiais suportes tradicionais mostrou-se capaz... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The sulfur cycle in nature is directly related to life and which makes its equilibrium very important, bringing the need of treatments of solid, liquid or gaseous industrial wastes containing this element. This work present the study of bioreactors aiming to treat liquid and gaseous residues containing the sulfur element by the sulfate reducing and sulfide oxidizing processes. The reductive bioprocess study was carried out using central composite experimental design to optimize the sulfide production and sulfate elimination from wastewaters, through the optimization of retention time, initial sulfate concentration and DQO/sulfate ratio in Fixed-bed continuous bioreactors. The results of these experiments showed that higher daily sulfide production occurs in 15 hours of retention time with the DQO/sulfate ratio of 2.0 and initial sulfate concentration bigger than 3000 mg L-1. Higher sulfate elimination percentage was obtained with retention time of 25-35 hours with initial sulfate concentration lower than 1000 mg L-1. And the highest sulfate amount eliminated daily was obtained in 25 hour of retention time and 2250 mg L-1 of initial sulfate concentration. The bioprocess for H2S oxidation using biotrickling filter containing PVC stripes as an alternative support material was able to treat the biogas of the Matão sewage treatment plant. With retention time of 4.8, 2.4 and 1.6 minutes, the sulfide elimination percentage was 60,06 ± 13,81%, 71,89 ± 14,33 % e 89,83 ± 14,97% respect... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Ivanise Guilherme Branco / Banca: Regildo Márcio Gonçalves da Silva / Banca: Grasiele Scaramal Madrona / Resumo: A reutilização de resíduos agroindustriais está sendo vista como nova alternativa para a minimização de impactos ambientais e principalmente para obtenção de biocompostos presentes nesses resíduos. A secagem dos resíduos é uma alternativa para a obtenção de uma farinha rica em compostos de grande valor, sendo necessário encontrar procedimentos que diminuam a perda dessas substâncias. Desta forma, o presente trabalho teve o objetivo de elaborar e analisar farinhas do resíduo de amora-preta industrial (Rubus spp.) e resíduo artesanal (Rubus sellowii) e analisar compostos bioativos. Foram realizadas cinéticas de secagem para ambos os resíduos, aplicando os modelos matemáticos de Page, Lewis e Handerson-Pabis. A partir das farinhas foi avaliada a influência do processo de secagem sobre o teor de biocompostos, como compostos fenólicos, antocianinas, vitamina C e atividade antioxidante. Todos os modelos estudados pelas cinéticas obtiveram resultados favoráveis, tendo o modelo de Lewis apresentado ligeira superioridade se comparado aos demais, concluindo também que o aumento da temperatura acarreta na diminuição do tempo de secagem, porém reduzem os teores dos biocompostos, principalmente os compostos fenólicos e ácido ascórbico. Sabendo que o crescimento de microrganismos nos alimentos está ligado com a quantidade água presente nele, foram realizadas isotermas de sorção, a fim de minimizar a degradação destes, com o objetivo de estudar o comportamento das isotermas de sorção nas temperaturas próximas as dos ambientes brasileiros, 20, 30 e 40 ºC, utilizando diferentes tipos de sais, de modo a correlacionar atividade de água e umidade. As isotermas obtidas foram analisadas mediante os modelos matemáticos mais comuns GAB, Oswin, Peleg, BET, Langmuir e Halsey. Dentre as temperaturas estudadas os modelos que mais se ajustaram nas amostras foram os de Oswin, GAB e Peleg, sendo o modelo de GAB o mais adequado ... / Abstract: The reutilization of agro-industrial waste is being seen as a new alternative to minimize environmental impacts and to obtain biocompounds mainly present in these residues, among them, the blackberry has stood out for its high nutritional value and excellent source of phenolic compounds, especially anthocyanins and ascorbic acid. Drying residues is an alternative for obtaining a flour rich in compounds of great value, it is necessary to find procedures that reduce the loss of these substances. Thus, this study aimed to develop industrial residue flour from the blackberry (Rubus spp.) and artisanal residue (Rubus sellowii). Drying kinetics were performed for both residues, applying mathematical models Page, Lewis and Handerson-Pabis. From the flours it was evaluated the influence of the process of drying on the content of biocompounds, such as phenolic compounds, anthocyanins, vitamin C and antioxidant activity. All models studied by the kinetics obtained favorable results, however the Lewis's model presented slight superiority compared to others, also concluded that the increase of the temperature leads to decrease the drying time, but reduce the levels of biocompounds, especially phenolic and ascorbic acid. Knowing that the growth of microorganisms in foods is linked to the amount of water present in it, sorption isotherms were performed in order to minimize degradation of these, with the aim of studying the behavior of the sorption isotherms at temperatures near to the Brazilian environments, 20, 30 and 40 ° C, using different types of salts, in order to correlate the water activity and moisture. The isotherms obtained were analyzed by the most common mathematical models GAB, Oswin, Peleg, BET, Langmuir and Halsey. Among the studied temperatures models that best fit the samples were Oswin, GAB and Peleg, being the most appropriate model GAB independent sample or temperature / Mestre

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, Escola de Química e Alimentos, 2008. / Submitted by Caroline Silva (krol_bilhar@hotmail.com) on 2012-09-24T17:43:54Z No. of bitstreams: 1 dissertao marta.pdf: 2219216 bytes, checksum: dabe85cdb78a95658dc970cbd0e37ce1 (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2012-11-09T13:16:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertao marta.pdf: 2219216 bytes, checksum: dabe85cdb78a95658dc970cbd0e37ce1 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-11-09T13:16:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertao marta.pdf: 2219216 bytes, checksum: dabe85cdb78a95658dc970cbd0e37ce1 (MD5) Previous issue date: 2008 / Os biossurfactantes são moléculas anfipáticas produzidas por microrganismos, que reduzem tensões superficiais e interfaciais e possuem propriedades de emulsificação. Apresentam vantagens com relação aos surfactantes químicos como a biodegradabilidade e baixa toxicidade, podendo ser aplicados na indústria de alimentos, farmacêutica, cosmética, na biorremediação e na recuperação de petróleo. Os processos biotecnológicos freqüentemente são limitados pelo investimento de capital. A utilização de resíduos agroindustriais para a produção de biossurfactante é importante do ponto de vista econômico, já que a matéria-prima representa grande parte dos custos de obtenção deste bioproduto. Os objetivos do presente trabalho foram selecionar bactérias com potencial para produzir biossurfactante e estudar a produção por bactéria e fungo em diferentes biorreatores, através de cultivos em estado sólido e submerso utilizando resíduos agroindustriais. O trabalho foi dividido em três etapas: 1) seleção de bactérias produtoras de biossurfactante e estudo da cinética dos processos fermentativos, 2) produção de biossurfactantes bacteriano e fúngico em diferentes biorreatores através de cultivo em estado sólido e 3) produção de biossurfactantes bacteriano e fúngico em diferentes biorreatores através de cultivo submerso. Na primeira etapa foram utilizadas 4 culturas de bactérias: cultura pura de Corynebacterium aquaticum, cultura mista contendo Corynebacterium aquaticum e Bacillus sp., cultura mista contendo Corynebacterium sp., Bacillus cereus e Bacillus mycoides e cultura pura de Bacillus subtilis. A cultura pura de Corynebacterium aquaticum foi a que apresentou menor tensão superficial (28,8 mN.m-1) e, em geral, maiores valores para os parâmetros cinéticos, sendo selecionada como produtora de biossurfactante. Resultados da segunda etapa mostraram que as menores tensões superficiais foram encontradas no cultivo de Corynebacterium aquaticum em biorreator de coluna (33,1 mN.m-1) e frasco Erlenmeyer (31,3 mN.m-1). A menor tensão interfacial foi 6,2 mN.m-1, obtida em cultivo bacteriano em biorreator de coluna. Os cultivos com o fungo Aspergillus fumigatus em biorreator de coluna e frasco Erlenmeyer apresentaram maiores atividades emulsificantes óleo em água (291,8 UE e 327,9 UE, respectivamente). A atividade emulsificante água em óleo foi incrementada nos cultivos de Aspergillus fumigatus e pela utilização do biorreator de coluna, atingindo 60,4 UE. Na terceira etapa verificou-se que as menores tensões superficiais foram encontradas no cultivo de Corynebacterium aquaticum em biorreator de mistura (28,6 mN.m-1) e frasco Erlenmeyer (29,1 mN.m-1). As menores tensões interfaciais foram obtidas nos cultivos bacterianos (3,0 mN.m-1). A maior atividade emulsificante óleo em água foi 232,0 UE, obtida no cultivo com a bactéria Corynebacterium aquaticum em biorreator de mistura. Os cultivos bacterianos em biorreator de mistura e frasco Erlenmeyer apresentaram maiores atividades emulsificantes água em óleo (37,9 UE e 36,1 UE, respectivamente). Logo, o biossurfactante produzido pela bactéria foi capaz de reduzir tensões e promover a formação de emulsões tanto em meio sólido quanto em meio líquido, enquanto o fungo mostrou-se apto a produzir biossurfactante com alta capacidade emulsificante em meio sólido. Constatou-se a viabilidade de produção de biossurfactante a partir de resíduos agroindustriais, o que torna o processo mais econômico, obtendo-se um bioproduto de valor agregado a partir de substratos de baixo custo, além de contribuir com o meio ambiente pela diminuição da poluição e desequilíbrio gerados pela emissão desses resíduos. / Biosurfactants are amphipathic molecules produced by microorganisms that reduce surface and interfacial tensions and possess emulsification properties. They present advantages with relationship to the chemical surfactants as the biodegradability and low toxicity, and can be applied in the food, pharmaceutical and cosmetic industry, in the bioremediation and in the recovery of petroleum. The biotechnology processes are frequently limited by the capital investment. The use of agroindustrial wastes for the biosurfactant production is important from the economical point of view, since the raw material represents great part of the costs in the obtaining of this bioproduct. The purposes of this study were to select bacteria with potential to produce biosurfactant and to study the production by bacteria and fungus in different bioreactors, through solid-state and submerged cultivations using agroindustrial wastes. The work was divided in three stages: 1) selection of bacteria for biosurfactant production and fermentation process kinetics study, 2) bacterial and fungic biosurfactants production in different bioreactors through solid-state cultivation and 3) bacterial and fungic biosurfactants production in different bioreactors through submerged cultivation. In the first stage 4 bacterial strains were used: pure culture of Corynebacterium aquaticum, mixed culture containing Corynebacterium aquaticum and Bacillus sp., mixed culture containing Corynebacterium sp., Bacillus cereus and Bacillus mycoides and pure culture of Bacillus subtilis. The pure culture of Corynebacterium aquaticum presented the smallest surface tension (28.8 mN.m-1) and, in general, larger kinetic parameters, being selected as biosurfactant producer. Results of the second stage showed that the smallest surface tensions were found in the cultivation of Corynebacterium aquaticum in column bioreactor (33.1 mN.m-1) and Erlenmeyer flask (31.3 mN.m-1). The smallest interfacial tension was 6.2 mN.m-1, obtained in bacterial cultivation in column bioreactor. The cultivations with the fungus Aspergillus fumigatus in column bioreactor and Erlenmeyer flask presented larger emulsifying activities oil in water (291.8 UE and 327.9 UE, respectively). The emulsifying activity water in oil was increased in the cultivations of Aspergillus fumigatus and for the use of the column bioreactor, reaching 60.4 UE. In the third stage it was verified that the smallest surface tensions were found in the cultivation of Corynebacterium aquaticum in mixture bioreactor (28.6 mN.m-1) and Erlenmeyer flask (29.1 mN.m-1). The smallest interfacial tensions were obtained in the bacterial cultivations (3.0 mN.m-1). The largest emulsifying activity oil in water was 232.0 UE, obtained in the cultivation with the bacteria Corynebacterium aquaticum in mixture bioreactor. The bacterial cultivations in mixture bioreactor and Erlenmeyer flask presented larger emulsifying activities water in oil (37.9 UE and 36.1 UE, respectively). Therefore, the biosurfactant produced by the bacteria was able to reduce tensions and to promote emulsions formation in solid and liquid medium, while the fungus was able to produce biosurfactant with high emulsifying capacity in solid medium. The viability of biosurfactant production from agroindustrial wastes was verified, what makes the process more economical, with the obtaining of a value joined bioproduct from low cost substrates, besides contributing with the environment for the decrease of the pollution and unbalance generated by the emission of those residues.

Orientador: Pedro de Oliva Neto / Banca: Michel Brienzo / Banca: Eleonora Cano Carmona / Banca: Eleni Gomes / Banca: João Claudio Thomeo / Resumo: Atualmente os resíduos lignocelulósicos, principalmente os agroindustriais estão sendo visados para a utilização em processos biotecnológicos. Os resíduos, se convenientemente hidrolisados, transformam-se em carboidratos que podem ser usados para diversos fins, tais como: produção de biomassa microbiana, açúcares fermentescíveis, bioenergia e compostos de alto valor agregado tais como enzimas. As enzimas do complexo fibrolítico estão entre as enzimas mais promissoras para a bioconversão e aproveitamento destes resíduos. O objetivo do presente trabalho foi utilizar um bioprocesso integrado utilizando-se diferentes resíduos, bioprocessos e micro-organismos, que combinados pudessem viabilizar a produção dos compostos mencionados. Dentre os resíduos foram estudados o bagaço de cana-de-açúcar, bagaço de laranja (polpa cítrica), torta de algodão, farelo de soja e outros com e sem pré-tratamento. Dentre os pré-tratamentos utilizados estão pré-tratamentos térmicos com ácido ou base. Também foram avaliados pré-tratamentos biológicos dos resíduos pelo cultivo de fungos filamentosos e unicelulares para produção enzimática. Tais substratos foram cultivados por fungos filamentosos com destaque para o Trichoderma reesei para a produção de enzimas fibrolíticas. Desta forma procurou-se integrar estes processos visando à produção de açúcares fermentescíveis. Como produtos secundários foram obtidos biomassa proteica (cogumelos comestíveis) e resíduo proteico que podem ser estudados para ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Currently the lignocellulosic residues, particularly the agroindustrial wastes are being targeted for use in biotechnological processes. If the waste is conveniently hydrolysed their carbohidrates can be used for various purposes such as production of microbial biomass, fermentable sugars, bioenergy and high-value compounds such as enzymes. The enzymes of fibrolytic complex are among the most promising enzymes for bioconversion of these wastes. The aim of this study was to use an integrated bioprocess using different waste, bioprocesses and micro-organisms that they combined could be enable the production of these compounds. Among the wastes were studied the sugarcane bagasse, orange peel (citrus pulp), cottonseed meal, soybean meal and others with and without pre-treatment. Among the used pre-treatments are thermal pretreatments with acid or base. Biological pre-treatments of these wastes also were evaluated by the cultivation of unicellular and filamentous fungi for obtaining pretreated residues. Such substrates were cultured by other fungy such as Trichoderma reesei for fibrolytic enzyme production. In this way the integration of these processes was performed for the production of fermentable sugars. As by-products were obtained protein biomass (edible mushrooms) and protein residue that can be studied for animal feed. Therefore, the work was divided into three chapters, which were done simultaneously / Doutor

O objetivo desta tese foi explorar o sistema de produção de proteínas heterólogas em microalga com ênfase em Chlamydomonas reinhardtii por meio de: (1) desenvolvimento de um fotobiorreator tubular fechado de escala laboratorial, utilizando técnicas de manufatura digital; (2) avaliação de 7 diferentes proteínas fluorescentes (mTagBFP, Cerulean, Emerald, crGFP, cOFP, tdTomato e mCherry), como sistema reporter de secreção de proteínas em microalga; (3) avaliação do fotobiorreator desenvolvido utilizando cultivo de cepas recombinantes; (4) desenvolvimento de novos peptídeos sinais para secreção de proteínas em C. reinhardtii; (5) avaliação da produção de um biofármaco (hialuronidase) em microalgas, por meio da expressão de duas isoenzimas codificadas pelos genes HYA1 e SPAM1 em C. reinhardtii. O fotobiorreator tubular foi avaliado quanto a sua capacidade de resistir ao processo de esterilização por autoclavação e seu desempenho por meio do cultivo de cepa recombinante secretando mCherry. A fluorescência das proteínas fluorescentes foi medida por leitor de placas de fluorescência e visualizada intracelularmente por microscopia confocal de fluorescência. A atividade de hialuronidase foi determinada através de um ensaio enzimático turbidimétrico. O desenvolvimento do fotobiorreator resultou em um sistema fechado resistente a autoclavação, com capacidade de cultivo de cepas recombinantes de C. reinhardtii. Esse fotobiorreator proporcionou uma produtividade máxima de 10 mg/L.d de mCherry da cepa recombinante em sistema fechado, com velocidade específica de crescimento máxima de 1,27 d-1 para a cepa recombinante testada. Todas as proteínas fluorescentes avaliadas apresentaram capacidade de secreção por C. reinhardtii, com diferentes níveis de interferências em sua medição, permitindo a escolha da mCherry como proteína reporter. Entre os peptídeos sinais avaliados (quatro descritos na literatura - BiP, ARS1, CAH1 e IBP1 - e seis preditos), o peptídeo predito \"SP5\" foi o que apresentou maior capacidade de secreção, determinado por níveis de fluorescência no sobrenadante. A avaliação dos peptídeos sinais constatou a necessidade de explorar o desenvolvimento de sistemas de expressão (e.g. vetores de expressão) aliados a análises computacionais, como o SignalP 4.0. Por último, os dados desse estudo mostram que C. reinhardtii transformadas com o vetor de expressão foi capaz de produzir as duas isoformas de hialuronidase em sua forma ativa, evidenciando a capacidade desse sistema para a produção de biofármacos. Portanto, nesta tese o sistema de expressão de proteínas heterólogas baseado em microalgas foi explorado, atingindo os objetivos propostos. O fotobiorreator desenvolvido tem a capacidade de esterilização em escala laboratorial (1) e em cultivo com cepa recombinante propiciou elevada produtividade (3). As proteínas vermelhas fluorescentes apresentaram-se como as proteínas com menores interferências para estudos de secreção em C. reinhardtii (2). Além disso, o peptídeo predito SP5 apresentou o melhor desempenho na secreção de proteínas (4) e o vetor de expressão empregado permitiu a identificação de cepas produtoras de biofármaco hialuronidase (5). Portanto, o sistema de produção de proteínas heterólogas por microalgas é um sistema promissor e poderá permitir, utilizando sistemas de secreção, obter proteínas de alto valor comercial a baixos custos, empregando a secreção e técnicas de cultivo como a fermentação extrativa. / In this thesis, the heterologous protein production in microalgae with emphasis on Chlamydomonas reinhardtii was explored through: (1) development of a laboratory scale closed tubular photobioreactor using digital manufacturing techniques; (2) evaluation of different fluorescent proteins (mTagBFP, Cerulean, Emerald, crGFP, cOFP, tdTomato and mCherry) as a reporter system for protein secretion in microalgae (3) evaluation of photobioreactor developed using recombinant strains culture; (4) development of new signals peptides for protein secretion in C. reinhardtii (5) expression evaluation of a biopharmaceutical (Hyaluronidase) in microalgae, through the expression of two isoenzymes encoded by the HYA1 and SPAM1 genes in C. reinhardtii. The tubular photobioreactor was evaluated for its ability to resist sterilization process by autoclaving and its performance by culturing recombinant strain secreting mCherry. Fluorescence of fluorescent proteins was measured by fluorescence plate reader and observed intracellularly by confocal fluorescence microscopy. The hyaluronidase activity was determined by a turbidimetric enzymatic assay. The development of the photobioreactor resulted in a closed system resistant to autoclaving, capable of culturing recombinant strains of C. reinhardtii. This recombinant strain achieved a maximum productivity of 10 mg/L.day of mcherry in the closed system, with a maximum growth rate of 1.27 d-1 for the recombinant strain tested. All the fluorescent proteins evaluated had C. reinhardtii secretion capacity, with different interference levels in their measurement, allowing the selection of mCherry as a reporter protein. Among the evaluated peptides (four described in the literature - BiP, ARS1, CAH1 and IBP1 - and six predicted), the predicted peptide \"SP5\" was the one that presented greater capacity of secretion, determined by levels of fluorescence in the supernatant. The results of this study point out the need to explore the development of biological systems (i.e., expression vectors) allied to computational analysis. Finally, the data from this study showed that C. reinhardtii could produce the two isoforms of hyaluronidase in its active form, evidencing the capacity of this system to produce biopharmaceuticals. Therefore, in this thesis the heterologous protein expression system based on microalgae was explored, reaching the proposed objectives. The developed photobioreator has sterilization capabilityin laboratorial scale (1) and in culture with recombinant strain had high productivity (3). The red fluorescent proteins was found as the most suitable proteins for studies of secretion in C. reinhardtii with lower interference levels(2). In addition, the predicted SP5 peptide showed the best performance in protein secretion (4) and the expression vector employed allowed the identification of strains producing biopharmaceutical hyaluronidase (5). Therefore, the system of heterologous proteins production by microalgae is promising and will allow, using secretion systems, to obtain proteins of high commercial value at low costs, using secretion and cultivation techniques such as extractive fermentation.

O objetivo desta tese foi explorar o sistema de produção de proteínas heterólogas em microalga com ênfase em Chlamydomonas reinhardtii por meio de: (1) desenvolvimento de um fotobiorreator tubular fechado de escala laboratorial, utilizando técnicas de manufatura digital; (2) avaliação de 7 diferentes proteínas fluorescentes (mTagBFP, Cerulean, Emerald, crGFP, cOFP, tdTomato e mCherry), como sistema reporter de secreção de proteínas em microalga; (3) avaliação do fotobiorreator desenvolvido utilizando cultivo de cepas recombinantes; (4) desenvolvimento de novos peptídeos sinais para secreção de proteínas em C. reinhardtii; (5) avaliação da produção de um biofármaco (hialuronidase) em microalgas, por meio da expressão de duas isoenzimas codificadas pelos genes HYA1 e SPAM1 em C. reinhardtii. O fotobiorreator tubular foi avaliado quanto a sua capacidade de resistir ao processo de esterilização por autoclavação e seu desempenho por meio do cultivo de cepa recombinante secretando mCherry. A fluorescência das proteínas fluorescentes foi medida por leitor de placas de fluorescência e visualizada intracelularmente por microscopia confocal de fluorescência. A atividade de hialuronidase foi determinada através de um ensaio enzimático turbidimétrico. O desenvolvimento do fotobiorreator resultou em um sistema fechado resistente a autoclavação, com capacidade de cultivo de cepas recombinantes de C. reinhardtii. Esse fotobiorreator proporcionou uma produtividade máxima de 10 mg/L.d de mCherry da cepa recombinante em sistema fechado, com velocidade específica de crescimento máxima de 1,27 d-1 para a cepa recombinante testada. Todas as proteínas fluorescentes avaliadas apresentaram capacidade de secreção por C. reinhardtii, com diferentes níveis de interferências em sua medição, permitindo a escolha da mCherry como proteína reporter. Entre os peptídeos sinais avaliados (quatro descritos na literatura - BiP, ARS1, CAH1 e IBP1 - e seis preditos), o peptídeo predito \"SP5\" foi o que apresentou maior capacidade de secreção, determinado por níveis de fluorescência no sobrenadante. A avaliação dos peptídeos sinais constatou a necessidade de explorar o desenvolvimento de sistemas de expressão (e.g. vetores de expressão) aliados a análises computacionais, como o SignalP 4.0. Por último, os dados desse estudo mostram que C. reinhardtii transformadas com o vetor de expressão foi capaz de produzir as duas isoformas de hialuronidase em sua forma ativa, evidenciando a capacidade desse sistema para a produção de biofármacos. Portanto, nesta tese o sistema de expressão de proteínas heterólogas baseado em microalgas foi explorado, atingindo os objetivos propostos. O fotobiorreator desenvolvido tem a capacidade de esterilização em escala laboratorial (1) e em cultivo com cepa recombinante propiciou elevada produtividade (3). As proteínas vermelhas fluorescentes apresentaram-se como as proteínas com menores interferências para estudos de secreção em C. reinhardtii (2). Além disso, o peptídeo predito SP5 apresentou o melhor desempenho na secreção de proteínas (4) e o vetor de expressão empregado permitiu a identificação de cepas produtoras de biofármaco hialuronidase (5). Portanto, o sistema de produção de proteínas heterólogas por microalgas é um sistema promissor e poderá permitir, utilizando sistemas de secreção, obter proteínas de alto valor comercial a baixos custos, empregando a secreção e técnicas de cultivo como a fermentação extrativa. / In this thesis, the heterologous protein production in microalgae with emphasis on Chlamydomonas reinhardtii was explored through: (1) development of a laboratory scale closed tubular photobioreactor using digital manufacturing techniques; (2) evaluation of different fluorescent proteins (mTagBFP, Cerulean, Emerald, crGFP, cOFP, tdTomato and mCherry) as a reporter system for protein secretion in microalgae (3) evaluation of photobioreactor developed using recombinant strains culture; (4) development of new signals peptides for protein secretion in C. reinhardtii (5) expression evaluation of a biopharmaceutical (Hyaluronidase) in microalgae, through the expression of two isoenzymes encoded by the HYA1 and SPAM1 genes in C. reinhardtii. The tubular photobioreactor was evaluated for its ability to resist sterilization process by autoclaving and its performance by culturing recombinant strain secreting mCherry. Fluorescence of fluorescent proteins was measured by fluorescence plate reader and observed intracellularly by confocal fluorescence microscopy. The hyaluronidase activity was determined by a turbidimetric enzymatic assay. The development of the photobioreactor resulted in a closed system resistant to autoclaving, capable of culturing recombinant strains of C. reinhardtii. This recombinant strain achieved a maximum productivity of 10 mg/L.day of mcherry in the closed system, with a maximum growth rate of 1.27 d-1 for the recombinant strain tested. All the fluorescent proteins evaluated had C. reinhardtii secretion capacity, with different interference levels in their measurement, allowing the selection of mCherry as a reporter protein. Among the evaluated peptides (four described in the literature - BiP, ARS1, CAH1 and IBP1 - and six predicted), the predicted peptide \"SP5\" was the one that presented greater capacity of secretion, determined by levels of fluorescence in the supernatant. The results of this study point out the need to explore the development of biological systems (i.e., expression vectors) allied to computational analysis. Finally, the data from this study showed that C. reinhardtii could produce the two isoforms of hyaluronidase in its active form, evidencing the capacity of this system to produce biopharmaceuticals. Therefore, in this thesis the heterologous protein expression system based on microalgae was explored, reaching the proposed objectives. The developed photobioreator has sterilization capabilityin laboratorial scale (1) and in culture with recombinant strain had high productivity (3). The red fluorescent proteins was found as the most suitable proteins for studies of secretion in C. reinhardtii with lower interference levels(2). In addition, the predicted SP5 peptide showed the best performance in protein secretion (4) and the expression vector employed allowed the identification of strains producing biopharmaceutical hyaluronidase (5). Therefore, the system of heterologous proteins production by microalgae is promising and will allow, using secretion systems, to obtain proteins of high commercial value at low costs, using secretion and cultivation techniques such as extractive fermentation.

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