Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SergioDOJ_DISSERT.pdf: 2461924 bytes, checksum: 06030d71a8b1e71249d42850e7384bcc (MD5) Previous issue date: 2014-01-16 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The production of enzymes by microorganisms using organic residues is important and it can be associated with several applications such as food and chemical industries and so on. The objective of this work is the production of CMCase, Xylanase, Avicelase and FPase enzymes by solid state fermentation (SSF) using as substrates: bagasse of coconut and dried cashew stem. The microorganisms employed are Penicillium chrysogenum and an isolated fungus from the coconut bark (Aspergillus fumigatus). Through the factorial design methodology and response surface analysis it was possible to study the influence of the humidity and pH. For Penicillium chrysogenum and the isolated fungus, the coconut bagasse was used as culture medium. In another fermentation, it was used the mixture of coconut bagasse and cashew stem. Fermentations were conducted using only the coconut bagasse as substrate in cultures with Penicillium chrysogenum fungus and the isolated one. A mixture with 50% of coconut and 50% of cashew stem was employed only for Penicillium chrysogenum fungus, the cultivation conditions were: 120 hours at 30 ?C in BOD, changing humidity and pH values. In order to check the influence of the variables: humidity and pH, a 2 2 factorial experimental design was developed, and then two factors with two levels for each factor and three repetitions at the central point. The levels of the independent variables used in ascending order (-1, 0, +1), to humidity, 66%, 70.5% and 75% and pH 3, 5 and 7, respectively. The software STATISTICA TM (version 7.0, StatSoft, Inc.) was used to calculate the main effects of the variables and their interactions. The response surface methodology was used to optimize the conditions of the SSF. A chemical and a physic-chemical characterization of the coconut bagasse have determined the composition of cellulose (%) = 39.09; Hemicellulose (%) = 23.80, Total Lignin (%) = 36.22 and Pectin (%) = 1.64. To the characterization of cashew stem, the values were cellulose (g) = 15.91 Hemicellulose (%) = 16.77, Total Lignin (%) = 30.04 and Pectin (%) = 15.24. The results indicate the potential of the materials as substrate for semisolid fermentation enzyme production. The two microorganisms used are presented as good producers of cellulases. The results showed the potential of the fungus in the production of CMCase enzyme, with a maximum of 0.282 UI/mL and the Avicelase enzyme the maximum value ranged from 0.018 to 0.020 UI/ mL, using only coconut bagasse as substrate. The Penicillium chrysogenum fungus has showed the best results for CMCase = 0.294 UI/mL, FPase = 0.058 UI/mL, Avicelase = 0.010 UI/mL and Xylanase = 0.644 UI/ mL enzyme, using coconut bagasse and cashew stem as substrates. The Penicllium chrysogenum fungus showed enzymatic activities using only the coconut as substrate for CMCase = 0.233 UI/mL, FPase = 0.031 to 0.032 UI/ mL, Avicelase = 0.018 to 0.020 UI/mL and Xylanase = 0.735 UI/ mL. Thus, it can be concluded that the used organisms and substrates have offered potential for enzyme production processes in a semi-solid cultivation / A produ??o de enzimas por microrganismos utilizando res?duos agroindustriais ? importante e pode estar associada a diversas aplica??es, tais como ind?strias de alimentos, qu?mica, t?xtil entre outras. O objetivo deste trabalho ? a produ??o de enzimas CMCase, Xilanase, Avicelase e FPase atrav?s da fermenta??o em estado s?lido (FES), usando como substrato o baga?o do coco verde e o ped?nculo de caju seco, utilizando os microrganismos Penicillium chrysogenum e um fungo isolado da casca do coco (Aspergillus fumigatus). A metodologia do planejamento experimental fatorial e an?lise de superf?cie de resposta estudou a influ?ncia da varia??o da umidade e do pH. Foram realizadas fermenta??es usando o baga?o do coco como substrato, nos cultivos utilizando o Aspergillus fumigatus e o fungo Penicillium chrysogenum, e uma mistura com 50% de baga?o do coco e de 50% do ped?nculo de caju com o fungo Penicillium chrysogenum, as condi??es de cultivo foram: 120 horas a 30 ?C em BOD, variando umidade e pH. Com o objetivo de verificar a influ?ncia das vari?veis: umidade e pH, foi elaborado um planejamento experimental fatorial 2 2 , sendo ent?o dois fatores e dois n?veis para cada fator com tr?s repeti??es no ponto central. Os n?veis das vari?veis independentes utilizadas foram, na ordem crescente (-1, 0, +1), para umidade 66%, 70,5% e 75% e para o pH 3, 5 e 7. Foi usado o programa computacional STATISTICA TM (vers?o 7.0, da StatSoft, Inc.) para calcular os efeitos principais das vari?veis e suas intera??es. A metodologia de superf?cie de resposta foi usada para avaliar as condi??es da FES. A caracteriza??o qu?mica e f?sico-qu?mica do baga?o do coco verde determinou as composi??es de Celulose (%) = 39,09; Hemicelulose (%) = 23,80; Lignina Total (%) = 36,22 e de Pectina (%) = 1,64. J? para a caracteriza??o do ped?nculo de caju os valores foram de Celulose (g) =15,91; Hemicelulose (%) = 16,77; Lignina Total (%) = 30,04 e Pectina (%) = 15,24. Os resultados obtidos indicam o potencial dos materiais como substrato para fermenta??o semi s?lida visando produ??o de enzimas. Os dois microrganismos utilizados apresentaram como bons produtores de celulases. Os resultados mostraram o potencial do fungo isolado na produ??o da enzima CMCase, com valor m?ximo de 0,282 UI/mL e para a enzima Avicelase o valor m?ximo variou entre 0,018 0,020 UI/mL, usando apenas o baga?o do coco como substrato. O fungo Penicillium chrysogenum apresentou os melhores resultados para as enzimas CMCase = 0,294 UI/mL, FPase = 0,058 UI/mL, Avicelase = 0,010 UI/mL e Xilanase = 0,644 UI/mL, usando o baga?o do coco e o ped?nculo de caju como sustratos. O fungo Penicllium chrysogenum apresentou atividades enzim?ticas usando apenas o coco como substrato, para CMCase = 0,233 UI/mL, FPase = 0,031 0,032 UI/mL, Avicelase = 0,018 0,020 UI/mL e Xilanase = 0,735 UI/mL. Portanto, concluiu-se que os microrganismos e os substratos utilizados apresentam potencial para processos de produ??o de enzimas em cultivo semi-s?lido

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4412.pdf: 1461979 bytes, checksum: 8e5362be1a8593a0acafb4ba8014c92e (MD5) Previous issue date: 2011-08-29 / Financiadora de Estudos e Projetos / The searching for new fuel sources has motivated new studies which aim to produce the second-generation of ethanol, also called 2G . However, the costs to produce that fuel are still high because the sugarcane bagasse is not considered a residue any more, but a subproduct that can generate income to the industries that produce it, being a vapor energy form to the company or an electricity source to sell. The use of the sugar cane bagasse to produce 2G ethanol requires a significant amount of lignocellulolitic enzymes. The main aim of this study is to reduce the cost of the production of these enzymes by means of studying isolated lignocellulolitic bacterium from Stenochironomus larva. The goal is to evaluate its productivity in several submersed fermentation processes and surface fermentations. Submersed fermentations were conducted using sugar cane bagasse and soy meal as substrates and different concentrations were applied in culture media. A total of 11 isolated enzymes were evaluated initially, and re-selected at each new stage of the process. The enzyme cultures were conducted by the reduction sugars quantification and the results enabled us to demonstrate that the bacteria Sphingobium and Pseudomonas were the most productive when compared to the others. Our results have highlighted that those bacteria were strongly influenced by the addition of different organic nitrogen sources in the fermentation culture. From the introduction of those components, the enzyme activity became higher and this fact was corroborated by the index of 4.36 U/mg protein for Xilanase, 0.12 U/mg protein for FPase and 2.31 U/mg protein for CMCase. / A busca por novas fontes de combustíveis tem feito com que diferentes estudos surgissem com o objetivo de produzir etanol de segunda geração, conhecido como etanol 2G. Os custos para se produzir esse combustível ainda são elevados, uma vez que o bagaço de cana não é mais considerado um resíduo, mas sim um subproduto que gera renda para a usina que o detém, seja na forma de energia (vapor) ou na venda de energia elétrica. Para se conseguir utilizar o bagaço de cana a fim de produzir etanol 2G é necessário uma grande quantidade de enzimas lignocelulolíticas. Visando a redução do custo de produção dessas enzimas para que o processo de produção do etanol 2G se torne viável, o presente trabalho tem o objetivo de estudar diferentes isolados bacterianos lignocelulolíticos de larvas de Stenochironomus, pretendendo avaliar seu rendimento na produção dessas enzimas. Para se realizar essa avaliação, fermentações submersas foram realizadas utilizando o bagaço de cana e farelo de soja como substrato indutor e diferentes concentrações de meios de cultivo. Um total de 11 isolados foram avaliados inicialmente e selecionados a cada nova etapa. A partir dos resultados dos ensaios enzimáticos, que foi realizado através da quantificação de açúcares redutores, foi demonstrado que as bactérias Sphingobium e Pseudomonas se destacaram na produção dessas enzimas em relação às demais bactérias inicialmente testadas. Os resultados deste trabalho evidenciou que essas bactérias foram fortemente influenciadas pela adição de diferentes fontes de nitrogênio orgânico em seu meio de cultivo para as fermentações, o que gerou uma maior atividade enzimática obtendo índices de 4,36 U/mg de proteína para Xilanase, 0,12 U/mg de proteína para FPAse e 2,31 U/mg de proteína para CMCase, a partir da introdução desses componentes aos meios.