Este estudo visou quantificar os teores de fosfato total, inorgânico e orgânico no caldo proveniente de diferentes alturas (região basal, mediana e apical) do colmo de três variedades de cana-de-açúcar, além de buscar levantar a ocorrência de myo-inositol hexafosfato (ácido fítico) em colmos de cana-de-açúcar. A composição química e tecnológica de colmos de cana-de-açúcar está relacionada com as características genéticas da variedade. Os colmos da cana-de-açúcar são compostos de fibra e caldo absoluto. O caldo contém cerca de 25% de sólidos solúveis, dos quais a sacarose se destaca. Na área agrícola o elemento fósforo é importante principalmente no metabolismo fotossintético da planta. No caldo de cana-de-açúcar se encontra nas formas mineral e orgânica, exercendo uma função chave no processo de clarificação do caldo para produção de açúcar, sendo também importante nos processos de fermentação alcoólica. Em grãos de cereais e leguminosas, estudos com o elemento fósforo, ou mais especificamente o myo-inositol hexafosfato (ácido fítico), têm mostrado algumas características antinutricionais, antioxidantes e anticarcinogênicas, que o ácido fítico possui quando complexado com certos cátions. Foram utilizadas as variedades SP 82-3530, SP 83-5073 e RB 83-5486 de cana-de-açúcar para as análises de fosfatos, sendo os colmos das mesmas divididos em região basal (3/8), mediana (3/8) e apical (2/8). Para as análises de ácido fítico foi utilizada apenas a variedade SP 82-3530, sendo os colmos desta analisados integralmente, com e sem casca, e divididos em nós e internódios com e sem casca. O caldo dos colmos de cana foi extraído em prensa hidráulica. As variedades apresentaram teores que variaram de 370 a 936 mg P2O5 total por litro de caldo. As regiões do colmo apresentaram valores decrescentes para os três tipos de fosfato da base para o ápice do colmo. O fosfato orgânico representou aproximadamente 5% do total. As porcentagens dos teores de fosfato orgânico em relação ao total, apresentaram um gradiente crescente da região basal para a apical. A análise de ácido fítico, por este ter apresentado teores insignificantes no caldo e na cana, ficou prejudicada pela metodologia aplicada, a qual se mostrou inadequada. / The objective of the present study was to estimate total, inorganic and organic phosphate amounts in the juice of stalk segments (basal, middle and top) of three sugarcane varieties, as well as assessing the presence of myo-inositol 6-phosphate (phytic acid) in sugarcane stalks. The chemical and technological compositions of sugarcane stalks are linked to the genetic characteristics of each variety. Sugarcane stalks are composed of fiber and absolute juice. The juice contains about 25% of soluble solids, mainly sucrose. Phosphorus is an important element in agriculture, due to its participation in the photosynthetic metabolism of plants. Phosphorus is found in its mineral and organic forms in the sugarcane juice and plays a key role in the clarification and fermentation processes for the production of sugar and alcohol. Studies on phosphorus, or rather, on myo-inositol 6-phosphate (phytic acid), in cereal and leguminous grains have evidenced some anti-nutritious, antioxidant and anticarcinogenic characteristics of the phytic acid when complexed with certain cations. Basal (3/8), middle (3/8) and top (2/8) stalk segments from SP 82-3530, SP 83-5073 and RB 83-5486 sugarcane varieties were analyzed for their phosphate amounts. Only stalk segments from the variety SP 82-3530, separated in nodes and internodes, peeled or not, were analyzed for phytic acid amounts. The juice of sugarcane stalks was extracted on hydraulic press. Total P2O5 varied from 370 to 936 mg per liter of juice. The three types of phosphate showed decreasing amounts from the bottom to the top of the stalk. Organic phosphate constituted approximately 5% of total phosphate. Percentages of organic phosphate in relation to total phosphate amounts increased gradually from the basal to the top stalk segments. As phytic acid was found in insignificant amounts, the assessment of its presence was limited by the methodology used, which showed to be inappropriate.

Este estudo visou quantificar os teores de fosfato total, inorgânico e orgânico no caldo proveniente de diferentes alturas (região basal, mediana e apical) do colmo de três variedades de cana-de-açúcar, além de buscar levantar a ocorrência de myo-inositol hexafosfato (ácido fítico) em colmos de cana-de-açúcar. A composição química e tecnológica de colmos de cana-de-açúcar está relacionada com as características genéticas da variedade. Os colmos da cana-de-açúcar são compostos de fibra e caldo absoluto. O caldo contém cerca de 25% de sólidos solúveis, dos quais a sacarose se destaca. Na área agrícola o elemento fósforo é importante principalmente no metabolismo fotossintético da planta. No caldo de cana-de-açúcar se encontra nas formas mineral e orgânica, exercendo uma função chave no processo de clarificação do caldo para produção de açúcar, sendo também importante nos processos de fermentação alcoólica. Em grãos de cereais e leguminosas, estudos com o elemento fósforo, ou mais especificamente o myo-inositol hexafosfato (ácido fítico), têm mostrado algumas características antinutricionais, antioxidantes e anticarcinogênicas, que o ácido fítico possui quando complexado com certos cátions. Foram utilizadas as variedades SP 82-3530, SP 83-5073 e RB 83-5486 de cana-de-açúcar para as análises de fosfatos, sendo os colmos das mesmas divididos em região basal (3/8), mediana (3/8) e apical (2/8). Para as análises de ácido fítico foi utilizada apenas a variedade SP 82-3530, sendo os colmos desta analisados integralmente, com e sem casca, e divididos em nós e internódios com e sem casca. O caldo dos colmos de cana foi extraído em prensa hidráulica. As variedades apresentaram teores que variaram de 370 a 936 mg P2O5 total por litro de caldo. As regiões do colmo apresentaram valores decrescentes para os três tipos de fosfato da base para o ápice do colmo. O fosfato orgânico representou aproximadamente 5% do total. As porcentagens dos teores de fosfato orgânico em relação ao total, apresentaram um gradiente crescente da região basal para a apical. A análise de ácido fítico, por este ter apresentado teores insignificantes no caldo e na cana, ficou prejudicada pela metodologia aplicada, a qual se mostrou inadequada. / The objective of the present study was to estimate total, inorganic and organic phosphate amounts in the juice of stalk segments (basal, middle and top) of three sugarcane varieties, as well as assessing the presence of myo-inositol 6-phosphate (phytic acid) in sugarcane stalks. The chemical and technological compositions of sugarcane stalks are linked to the genetic characteristics of each variety. Sugarcane stalks are composed of fiber and absolute juice. The juice contains about 25% of soluble solids, mainly sucrose. Phosphorus is an important element in agriculture, due to its participation in the photosynthetic metabolism of plants. Phosphorus is found in its mineral and organic forms in the sugarcane juice and plays a key role in the clarification and fermentation processes for the production of sugar and alcohol. Studies on phosphorus, or rather, on myo-inositol 6-phosphate (phytic acid), in cereal and leguminous grains have evidenced some anti-nutritious, antioxidant and anticarcinogenic characteristics of the phytic acid when complexed with certain cations. Basal (3/8), middle (3/8) and top (2/8) stalk segments from SP 82-3530, SP 83-5073 and RB 83-5486 sugarcane varieties were analyzed for their phosphate amounts. Only stalk segments from the variety SP 82-3530, separated in nodes and internodes, peeled or not, were analyzed for phytic acid amounts. The juice of sugarcane stalks was extracted on hydraulic press. Total P2O5 varied from 370 to 936 mg per liter of juice. The three types of phosphate showed decreasing amounts from the bottom to the top of the stalk. Organic phosphate constituted approximately 5% of total phosphate. Percentages of organic phosphate in relation to total phosphate amounts increased gradually from the basal to the top stalk segments. As phytic acid was found in insignificant amounts, the assessment of its presence was limited by the methodology used, which showed to be inappropriate.

A indústria sucroalcooleira nacional, fruto da política de autonomia energética da década de 70, busca no aumento de portifólio produtivo a melhora da eficiência produtiva e energética. A produção de hidrogênio e metabólitos dissolvidos por processo biológico é uma linha de pesquisa relativamente recente, porém, que pode representar uma alternativa para esse setor, maximizando a produção de energia e ampliando a produção de compostos de alto valor agregado. Partindo destes preceitos, o objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de hidrogênio e ácidos orgânicos por meio da fermentação escura a partir de compostos da indústria sucroalcooleira; sacarose (RS), caldo (RC), melaço (RM) e vinhaça (RV) a 5.000 mg DQO L-1, em reatores anaeróbios de leito fluidificado termofílicos (55°C), submetidos a tempos de detenção hidráulica (TDH) de 8, 6, 4, 2 e 1h. O inóculo utilizado foi obtido a partir de lodo de reator de manta de lodo metanogênico empregado na biodigestão de vinhaça de cana-de-açúcar em faixa termofílica de temperatura (55°C). As produtividades volumétricas de hidrogênio (PVH) mais elevadas foram obtidas quando em operação em TDH de 1h, sendo 194,9; 501,4; 303,4 e 40,7 mL H2 h-1 L-1 para RS, RC, RM e RV, respectivamente. Os melhores rendimentos de hidrogênio (HY) foram logrados em distintos TDH; 1,97; 3,01; 2,5 e 0,65 mol H2 mol- 1 sacarose quando RS, RC, RM e RV foram operados em 4, 6, 2 e 1h, respectivamente. Na fase de maior PVH, os metabólitos dissolvidos predominantes resumiram-se a ácido lático, ácido acético, ácido butírico, ácido propiônico, ácido málico e etanol, condicionados ao substrato empregado em cada reator. Assim, evidenciou-se a possibilidade de produção de hidrogênio, ácidos orgânicos e etanol por meio da fermentação escura aplicada aos substratos desta indústria, confirmando que a produção de energia e produtos de elevado valor agregado pode ser uma aplicação alternativa para seus compostos. / The national sugarcane industry, coming from the energy policy autonomy of the 70s, seeks increase its portfolio productive improvement of productive and energy efficiency. Hydrogen and dissolved metabolites production by biological process is a relatively recent research line, however it, may represent an alternative for this sector, maximizing energy production and increasing the value-added compounds production. Based on these principles, the aim of this study was to evaluate the hydrogen and dissolved metabolites production by means of the dark fermentation from compounds of the sugarcane industry; sucrose (RS), sugarcane juice (RC), molasses (RM) and vinasse (RV) with 5,000 mg COD L- 1in thermophilic anaerobic fluidized bed reactor (55°C) submitted to hydraulic retention time (HRT) of 8, 6, 4, 2, and 1h. The inoculum was obtained from methanogenic upflow anaerobic sludge blanket reactor employed to digestion of sugarcane stillage in thermophilic temperature range (55°C). The highest hydrogen production rates (HPR) of these reactors were obtained when operating in HRT 1h, which were 194.9, 501.4, 303.4, and 40.7 mL H2 h-1 L-1 to RS, RC , RM, and RV respectively. The best hydrogen yield (HY) were duped in differents HRT; 1.97, 3.01, 0.65, and 2.5 mol H2 mol-1 sacarose when RS, RC , RM, and RV were operated in 4, 6, 2, and 1h , respectively. When were produced the biggest HPR, the predominant dissolved metabolites were lactic acid, acetic acid, butyric acid, propionic acid, malic acid and ethanol, dependent on the substrate used in each reactor. Therefore, evidence of the possibility of hydrogen, organic acids and ethanol production by dark fermentation applied to substrates that industry, confirming that the production of energy and high value-added products may be an alternative application for their compounds.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-11-11T16:11:17Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 588772 bytes, checksum: b9878ea0c0aaf54e95a8ad227a830c50 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-11T16:11:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 588772 bytes, checksum: b9878ea0c0aaf54e95a8ad227a830c50 (MD5) Previous issue date: 2005-02-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Neste trabalho investigou-se a clarificação do caldo de cana-de-açúcar por processo de coagulação e floculação utilizando o polímero catiônico natural quitosana para fabricação de açúcar tipo mascavo. A otimização do processo de redução de turbidez e cor do caldo bruto com o uso do polímero foi conduzida empregando-se metodologia de superfície de resposta, com intuito de definir o nível de máxima redução de turbidez e o menor índice de cor no caldo clarificado. As variáveis estudadas no processo foram pH do meio, concentração do polímero, tempo de sedimentação, velocidade e tempo de rotação lenta do equipamento Jar-Test. Os testes foram conduzidos em temperatura do caldo de cana de (17,7 ± 2) oC. A velocidade de rotação rápida usada na dispersão do polímero no caldo foi mantida fixa em 100 rpm por três 5 minutos para cada tratamento. O fatorial fracionado 2V−1 foi empregado no planejamento composto central para minimizar o número de experimentos e explicar os efeitos das variáveis e possíveis interações na otimização das respostas. Em relação à resposta redução de turbidez as variáveis significativas foram pH, concentração do polímero e tempo de rotação lenta, sendo que os valores ótimos foram pH igual a 6,0, concentração do polímero de 300 mg/L e tempo de rotação lenta de 4 minutos. Para a resposta medida de cor as variáveis significativas foram pH igual a 5,7 e concentração do polímero igual a 337 mg/L. Observou-se que os maiores valores na redução de turbidez e os menores índices de cor tiveram comportamento próximo à região central do experimento. No caldo clarificado reduziu-se a turbidez em 97,6 % e obteve-se uma medida de cor de 0,066 em absorbância. A clarificação do caldo de cana com quitosana permitiu a fabricação de um açúcar com índice de cor ICUMSA de 3 359 UI. A quitosana mostrou-se eficiente na redução de turbidez e cor do caldo de cana, e além disso, tem a vantagem de ser considerado um produto alimentar. / In this work the clarification of the sugar cane juice was investigated by coagulation and flocculation process using the natural cationic polymer chitosan for production of muscovado type sugar. The optimization turbidity and raw juice color reduction process using the polymer was led using methodology of response surface, aiming at the definition the of greatest turbidity level reduction and the smallest color index in the clarified juice. The variables studied in the process were: pH of the medium, polymer concentration, sedimentation time, speed and slow rotation time of the Jar-Test equipment. The tests were led at the temperature of the sugar cane juice (17,7 ± 2) oC. The fast rotation speed used in the polymer dispersion in the juice was fixed at 100 rpm during three 5 minutes for each treatment. The 2V−1 fractional factorial was used in the composite central planning to minimize the number of experiments, and to explain the effects of the variables and possible interactions in the optimization of the responses. Regarding to the turbidity reduction response the significant variables were pH, polymer concentration, and slow rotation time, being the pH optimum values equals to 6.0, polymer concentration equals to 300 mg/L and, time of slow rotation equals to 4 minutes. For the color measurement response the significant variables were pH equals to 5.7 and polymer concentration equals to 337 mg/L. It was observed that the largest values in the turbidity reduction and the smallest color indexes had close behavior to the central area of the experiment. In the clarified juice the turbidity was reduced in 97.6 % and it was obtained a color measurement of 0.066 in absorbance. The clarification of the sugar cane juice with chitosan allowed the production of a sugar with ICUMSA color index of 3 359 UI. The chitosan was shown efficient in the reduction of the turbidity and of the sugar cane juice color and, besides, it has the advantage of being considered an alimentary product.

A indústria sucroalcooleira nacional, fruto da política de autonomia energética da década de 70, busca no aumento de portifólio produtivo a melhora da eficiência produtiva e energética. A produção de hidrogênio e metabólitos dissolvidos por processo biológico é uma linha de pesquisa relativamente recente, porém, que pode representar uma alternativa para esse setor, maximizando a produção de energia e ampliando a produção de compostos de alto valor agregado. Partindo destes preceitos, o objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de hidrogênio e ácidos orgânicos por meio da fermentação escura a partir de compostos da indústria sucroalcooleira; sacarose (RS), caldo (RC), melaço (RM) e vinhaça (RV) a 5.000 mg DQO L-1, em reatores anaeróbios de leito fluidificado termofílicos (55°C), submetidos a tempos de detenção hidráulica (TDH) de 8, 6, 4, 2 e 1h. O inóculo utilizado foi obtido a partir de lodo de reator de manta de lodo metanogênico empregado na biodigestão de vinhaça de cana-de-açúcar em faixa termofílica de temperatura (55°C). As produtividades volumétricas de hidrogênio (PVH) mais elevadas foram obtidas quando em operação em TDH de 1h, sendo 194,9; 501,4; 303,4 e 40,7 mL H2 h-1 L-1 para RS, RC, RM e RV, respectivamente. Os melhores rendimentos de hidrogênio (HY) foram logrados em distintos TDH; 1,97; 3,01; 2,5 e 0,65 mol H2 mol- 1 sacarose quando RS, RC, RM e RV foram operados em 4, 6, 2 e 1h, respectivamente. Na fase de maior PVH, os metabólitos dissolvidos predominantes resumiram-se a ácido lático, ácido acético, ácido butírico, ácido propiônico, ácido málico e etanol, condicionados ao substrato empregado em cada reator. Assim, evidenciou-se a possibilidade de produção de hidrogênio, ácidos orgânicos e etanol por meio da fermentação escura aplicada aos substratos desta indústria, confirmando que a produção de energia e produtos de elevado valor agregado pode ser uma aplicação alternativa para seus compostos. / The national sugarcane industry, coming from the energy policy autonomy of the 70s, seeks increase its portfolio productive improvement of productive and energy efficiency. Hydrogen and dissolved metabolites production by biological process is a relatively recent research line, however it, may represent an alternative for this sector, maximizing energy production and increasing the value-added compounds production. Based on these principles, the aim of this study was to evaluate the hydrogen and dissolved metabolites production by means of the dark fermentation from compounds of the sugarcane industry; sucrose (RS), sugarcane juice (RC), molasses (RM) and vinasse (RV) with 5,000 mg COD L- 1in thermophilic anaerobic fluidized bed reactor (55°C) submitted to hydraulic retention time (HRT) of 8, 6, 4, 2, and 1h. The inoculum was obtained from methanogenic upflow anaerobic sludge blanket reactor employed to digestion of sugarcane stillage in thermophilic temperature range (55°C). The highest hydrogen production rates (HPR) of these reactors were obtained when operating in HRT 1h, which were 194.9, 501.4, 303.4, and 40.7 mL H2 h-1 L-1 to RS, RC , RM, and RV respectively. The best hydrogen yield (HY) were duped in differents HRT; 1.97, 3.01, 0.65, and 2.5 mol H2 mol-1 sacarose when RS, RC , RM, and RV were operated in 4, 6, 2, and 1h , respectively. When were produced the biggest HPR, the predominant dissolved metabolites were lactic acid, acetic acid, butyric acid, propionic acid, malic acid and ethanol, dependent on the substrate used in each reactor. Therefore, evidence of the possibility of hydrogen, organic acids and ethanol production by dark fermentation applied to substrates that industry, confirming that the production of energy and high value-added products may be an alternative application for their compounds.

O uso de técnicas miniaturizadas de preparo de amostra vem se tornando uma tendência cada vez mais crescente em química analítica. Dentre elas o MEPS (Microextraction by a Packed Sorbent) apresenta grande potencial por poder ser acoplado on-line, sem grandes modificações, à cromatografia gasosa e líquida, não necessitando de grande quantidade de tempo para análise e seu cartucho sorvente ser reutilizável. O uso de MEPS, foi mais explorado até o presente momento na análise de fármacos em fluídos biológicos; dessa forma existe um pequeno número de publicações que exploram o uso dessa técnica na determinação de agrotóxicos em matrizes de alimentos. Por esse motivo, o presente trabalho teve como objetivo a avaliação do uso dessa técnica na determinação de seis agrotóxicos utilizados no cultivo da cana-de-açúcar (tebutiurom, carbofurano, atrazina, metribuzim, ametrina e bifentrina) em amostras de garapa. Para o desenvolvimento desse estudo foram verificadas dentre as variáveis pH, força iônica, solvente de eluição e volume do solvente de eluição, quais poderiam afetar o desempenho da técnica em diferentes fases extratoras, empregando nessa etapa de otimização planejamento fatorial fracionário 24-1. As fases avaliadas foram C18 Chromabond e HLB Oasis, assim como sistemas comercialmente disponíveis com as fases C18, C8, SAX, SCX e SIL. Durante essa etapa foi realizado um estudo inicial do uso do grafeno como material sorvente em MEPS, considerando as propriedades que esse material apresenta para atuar como adsorvente em técnicas de preparo de amostra. Contudo, o uso do grafeno apresentou entupimento no cartucho de sorção, problema ainda em avaliação. A fase C18 Chromabond foi a que apresentou os melhores resultados, sendo a escolhida para otimização dos parâmetros envolvidos na etapa de extração por MEPS. Os parâmetros otimizados por planejamento fatorial 23 foram os ciclos de: aspiração da amostra, lavagem e eluição. O método desenvolvido foi validado baseado nos critérios exigidos pelo MAPA e apresentou seletividade, linearidade e os limites de quantificação variaram de 2-10 μg/L. A recuperação foi adequada para todos os analitos (71,7-106,9%), assim como a precisão intra e inter-dia que apresentou coeficientes de variação (CV) menores que 16%. O método desenvolvido foi aplicado em quatro amostras reais de garapa de diferentes regiões. / The use of miniaturized techniques in sample preparation has becoming a growing trend in analytical chemistry. Among these techniques MEPS (Microextraction by a Packed Sorbent) presents a great potential affording on-line coupling, without much modification to gas and liquid chromatography systems, in addition it does not require large analyses time and the sorbent cartridge is reusable. MEPS utilization has been explored mainly for drugs analyses in biological fluids, existing limited number of publications that apply this technique for pesticides analyses in food sample matrix. For this reason the goal of present work was the evaluation of MEPS in the analyses of six pesticides used in sugarcane cultivation (tebuthiuron, carbofuran, atrazine, metribuzine, ametryn and bifenthrin) in sugarcane juice samples. During the method development several variables were evaluated including pH, ionic strength, elution solvent and solvent volume, to determine which ones could affect the technique perform in different sorbent phases. For this optimization step, fractional factorial design 24-1 was utilized. Phases evaluated included C18 Chromabond and HLB Oasis, and also commercially available system containg C18, C8, SAX, SCX e SIL. During this step, it was also carried out an initial study employing graphene in a MEPS system; Tanking into account the properties that this material presents to act as adsorbent in sample preparation techniques. However the graphene showed obstruction problems in the sorption cartridge, whose solution is under way. The phase C18 Chromabond showed better results, and was chosen to MEPS parameters optimization. MEPs parameters optimized by full factorial desing 23 were the following cycles: sample aspiration, washing and elution. The method, was validated based upon the MAPA requirements and showed good selectivity, linearity an quantifications limits ranging from 2-10 μg/L. Recovery was satisfactory for all pesticides (71,7-106,9%), intra- and inter-day precision were satisfactory and showed coefficients of variation (CV) less than 16%. Hence, the developed method was applied to the analysis of four real samples of sugarcane juice obtained from different regions.

Neste trabalho foi avaliada a possibilidade do emprego de caldo de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) como matéria-prima para obtenção de 2,3-butanodiol por fermentação, utilizando a bactéria Klebsiella pneumoniae NRRL B199. A pesquisa compreendeu o teste de diferentes nutrientes para a composição de um meio de fermentação eficiente com o caldo de cana e experimentos em que a influência da concentração inicial de sacarose (S0) sobre o processo em regime descontínuo foi estudada. Ensaios realizados em frascos agitados, com S0 entre 140 e 150 g/L, mostraram que a fermentação de caldo de cana clarificado não suplementado com nutrientes não é viável. Por outro lado, a adição de 5,0 a 10,0 g/L de fosfato de amônio ao caldo levou a concentrações finais de 2,3-butanodiol de até 64 g/L e rendimentos, em relação ao máximo teórico, da ordem de 81% em cerca de 38 horas. Estes resultados se aproximam daqueles alcançados na fermentação do caldo enriquecido com vários nutrientes, usado como referência, na qual foram produzidos 66,7 g/L de diol com um rendimento de 85,6%. A utilização de concentrações de fosfato de amônio de até 4,0 g/L resultou em fermentações incompletas. A cinética da fermentação foi estudada com o caldo diluído a, aproximadamente, 180 g/L de sacarose e suplementado com 8,0 g/L de fosfato de amônio e, também, com o meio rico, em regime descontínuo em fermentador de bancada. Foram obtidos, nestes ensaios, concentrações de butanodiol de 71,7 e 71,1 g/L, rendimentos de 78,0 e 74,1 %, produtividades de 2,1 e 2,0 g/Lh e tempos de fermentação de 34,5 e 35,7 horas, respectivamente. A principal diferença foi observada na concentração de biomassa que atingiu 9,1 g/L, no meio com fosfato, e 11,8 g/L no meio rico. As máximas velocidades específicas de crescimento (µx, m), 0,61 e 0,45 h-1, observadas com oxigênio dissolvido acima de zero, indicam que o crescimento celular, no meio rico, foi inibido pela alta concentração de nutrientes. Na seqüência das fermentações, com concentrações nulas de oxigênio dissolvido, a produção de diol foi iniciada e as máximas velocidades específicas de formação de produto (µP,m), 0,53 h-1 com fosfato de amônio e 0,45 h-1 com o meio rico, foram atingidas, sugerindo que altas concentrações de nutrientes afetam, também, a formação de produto. Nos dois ensaios foi observada a ocorrência de uma fase estacionária de crescimento que, no caso do meio contendo fosfato de amônio, teve uma duração 12 horas mais longa devido a um insuficiente suprimento de oxigênio ou do esgotamento de algum nutriente. Neste ponto, foi verificada uma queda das velocidades específicas de formação de produto (µP). Com o caldo diluído a cerca de 20 g/L de sacarose e 8,0 g/L de fosfato de amônio, a fermentação transcorreu em um tempo muito longo (23,5 horas) para a baixa concentração de sacarose empregada. Com S0 semelhante e o meio rico, o tempo de processo foi de apenas 6,5 h, o que demonstra que, no primeiro caso, ocorreu uma diluição excessiva dos nutrientes naturalmente presentes no caldo. O estudo do efeito da concentração inicial de sacarose sobre a fermentação, conduzido em fermentador de bancada e com o meio rico em nutrientes, mostrou que este parâmetro influencia fortemente o crescimento celular e a produção de 2,3-butanodiol. O aumento de S0 levou a valores decrescentes dos fatores de conversão de substrato em células, enquanto os rendimentos em diol aumentaram com S0 até 152 g/L. Valores crescentes de S0 provocaram uma inibição do crescimento celular, evidenciada pela diminuição de µx,m de 0,91 a 0,45 h-1, com S0 entre 24 e 181 g/L. Valores aproximadamente constantes de µP,m (0,62 a 0,68 h-1) foram observados com S0 até 152 g/L, enquanto uma queda acentuada foi verificada com S0=181 g/L (µP,m=0,45 h-1). As máximas produtividades (3,2 g/Lh) foram obtidas com valores de S0 de 105 e 152 g/L. Os dados gerados neste trabalho permitem concluir que caldo de cana-de-açúcar é uma matéria-prima adequada para a produção de 2,3-butanodiol por Klebsiella pneumoniae. / The use of sugar cane (Saccharum officinarum) juice, as raw material for the fermentative production of 2,3-butanediol by Klebsiella pneumoniae NRRL B199, was evaluated in this work. The research was focused on testing different nutrients to formulate an efficient fermentation medium with the juice and some experiments to study the effect of the initial sucrose concentration (S0) on the batch process. Shaker flasks experiments with S0 between 140 and 150 g/L have shown that the fermentation of sugar cane juice without added nutrients is not viable. On the other hand, the addition of 5.0 to 10.0 g/L ammonium phosphate to the juice led, after 38 hours, to final 2,3-butanediol concentrations of 64 g/L, with yields of 81% of the theoretical maximum. These results are similar to those found in the fermentation of a reference medium composed of juice enriched with several nutrients in which 66.7 g/L butanediol and a yield of 85.6% were obtained. Ammonium phosphate concentrations up to 4.0 g/L resulted in incomplete fermentations. The fermentation kinetics was studied in a laboratory scale fermentor, with the sugar cane juice diluted to ca. 180 g/L sucrose. Both ammonium phosphate (8.0 g/L) and reference media were tested. In these experiments, after process times close to 35 hours, butanediol concentrations of 71.7 and 71.1 g/L, yields of 78.0 and 74.1 % , and productivities of 2.1 and 2.0 g/Lh, respectively, were obtained. The most important difference was the final biomass concentration that reached 9.1 g/L with the ammonium phosphate medium and 11.8 g/L with the rich medium. The maximum specific growth rates (µx,m=0.61 and 0.45 h-1), measured with dissolved oxygen concentrations above zero, have indicated that cell growth in the rich medium was inhibited by high nutrient concentration. In the sequence, when the oxygen concentration was zero, butanediol production started and maximum specific production rates (µP,m of 0.53 h-1 with the ammonium phosphate medium and 0.45 h-1 with the rich medium were reached. These values suggest that nutrient concentration in the rich medium also affects product formation. ln both runs, a stationary growth phase was noticed. In the experiment with the ammonium phosphate medium, the stationary phase was 12 hours longer due to the insufficient oxygen supply rate or the shortage of some nutrient. At that moment, decreasing specific product formation rates (7#181;P) were observed. With the sugar cane juice diluted to approximately 20 g/L and 8.0 g/L ammonium phosphate, fermentation time was 23.5 hours, too long to such sucrose concentration. With similar S0 and the rich medium, fermentation time was reduced to 6.5 hours. That shows that, in the first case, natural nutrients of the juice were excessively diluted. The study on the effect of the initial sucrose concentration on the process, performed in a laboratory fermentor with the rich medium, has shown that this parameter strongly affects both cell growth and 2,3-butanediol production. Increasing S0 led to decreasing cell yields and, for S0 up to 152 g/L, diol yields increased. Cell growth inhibition was stronger as higher sucrose concentrations were used. This is evidenced by the values of µx,m that decreased from 0.91 to 0.45 h-1 as S0 was augmented from 24 to 181 g/L. Approximately constant µP,m (0.62 to 0.68 h-1) were observed with S0 up to 152 g/L. With S0=181 g/L, µP,m is reduced to 0.45 h-1 . The maximum productivities (3.2 g/Lh) were obtained with S0 between 105 and 152 g/L. From the results of this work, one can conclude that sugar cane juice is a suitable raw material for the production of 2,3-butanediol by Klebsiella pneumoniae.

O uso de técnicas miniaturizadas de preparo de amostra vem se tornando uma tendência cada vez mais crescente em química analítica. Dentre elas o MEPS (Microextraction by a Packed Sorbent) apresenta grande potencial por poder ser acoplado on-line, sem grandes modificações, à cromatografia gasosa e líquida, não necessitando de grande quantidade de tempo para análise e seu cartucho sorvente ser reutilizável. O uso de MEPS, foi mais explorado até o presente momento na análise de fármacos em fluídos biológicos; dessa forma existe um pequeno número de publicações que exploram o uso dessa técnica na determinação de agrotóxicos em matrizes de alimentos. Por esse motivo, o presente trabalho teve como objetivo a avaliação do uso dessa técnica na determinação de seis agrotóxicos utilizados no cultivo da cana-de-açúcar (tebutiurom, carbofurano, atrazina, metribuzim, ametrina e bifentrina) em amostras de garapa. Para o desenvolvimento desse estudo foram verificadas dentre as variáveis pH, força iônica, solvente de eluição e volume do solvente de eluição, quais poderiam afetar o desempenho da técnica em diferentes fases extratoras, empregando nessa etapa de otimização planejamento fatorial fracionário 24-1. As fases avaliadas foram C18 Chromabond e HLB Oasis, assim como sistemas comercialmente disponíveis com as fases C18, C8, SAX, SCX e SIL. Durante essa etapa foi realizado um estudo inicial do uso do grafeno como material sorvente em MEPS, considerando as propriedades que esse material apresenta para atuar como adsorvente em técnicas de preparo de amostra. Contudo, o uso do grafeno apresentou entupimento no cartucho de sorção, problema ainda em avaliação. A fase C18 Chromabond foi a que apresentou os melhores resultados, sendo a escolhida para otimização dos parâmetros envolvidos na etapa de extração por MEPS. Os parâmetros otimizados por planejamento fatorial 23 foram os ciclos de: aspiração da amostra, lavagem e eluição. O método desenvolvido foi validado baseado nos critérios exigidos pelo MAPA e apresentou seletividade, linearidade e os limites de quantificação variaram de 2-10 μg/L. A recuperação foi adequada para todos os analitos (71,7-106,9%), assim como a precisão intra e inter-dia que apresentou coeficientes de variação (CV) menores que 16%. O método desenvolvido foi aplicado em quatro amostras reais de garapa de diferentes regiões. / The use of miniaturized techniques in sample preparation has becoming a growing trend in analytical chemistry. Among these techniques MEPS (Microextraction by a Packed Sorbent) presents a great potential affording on-line coupling, without much modification to gas and liquid chromatography systems, in addition it does not require large analyses time and the sorbent cartridge is reusable. MEPS utilization has been explored mainly for drugs analyses in biological fluids, existing limited number of publications that apply this technique for pesticides analyses in food sample matrix. For this reason the goal of present work was the evaluation of MEPS in the analyses of six pesticides used in sugarcane cultivation (tebuthiuron, carbofuran, atrazine, metribuzine, ametryn and bifenthrin) in sugarcane juice samples. During the method development several variables were evaluated including pH, ionic strength, elution solvent and solvent volume, to determine which ones could affect the technique perform in different sorbent phases. For this optimization step, fractional factorial design 24-1 was utilized. Phases evaluated included C18 Chromabond and HLB Oasis, and also commercially available system containg C18, C8, SAX, SCX e SIL. During this step, it was also carried out an initial study employing graphene in a MEPS system; Tanking into account the properties that this material presents to act as adsorbent in sample preparation techniques. However the graphene showed obstruction problems in the sorption cartridge, whose solution is under way. The phase C18 Chromabond showed better results, and was chosen to MEPS parameters optimization. MEPs parameters optimized by full factorial desing 23 were the following cycles: sample aspiration, washing and elution. The method, was validated based upon the MAPA requirements and showed good selectivity, linearity an quantifications limits ranging from 2-10 μg/L. Recovery was satisfactory for all pesticides (71,7-106,9%), intra- and inter-day precision were satisfactory and showed coefficients of variation (CV) less than 16%. Hence, the developed method was applied to the analysis of four real samples of sugarcane juice obtained from different regions.

Neste trabalho foi avaliada a possibilidade do emprego de caldo de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) como matéria-prima para obtenção de 2,3-butanodiol por fermentação, utilizando a bactéria Klebsiella pneumoniae NRRL B199. A pesquisa compreendeu o teste de diferentes nutrientes para a composição de um meio de fermentação eficiente com o caldo de cana e experimentos em que a influência da concentração inicial de sacarose (S0) sobre o processo em regime descontínuo foi estudada. Ensaios realizados em frascos agitados, com S0 entre 140 e 150 g/L, mostraram que a fermentação de caldo de cana clarificado não suplementado com nutrientes não é viável. Por outro lado, a adição de 5,0 a 10,0 g/L de fosfato de amônio ao caldo levou a concentrações finais de 2,3-butanodiol de até 64 g/L e rendimentos, em relação ao máximo teórico, da ordem de 81% em cerca de 38 horas. Estes resultados se aproximam daqueles alcançados na fermentação do caldo enriquecido com vários nutrientes, usado como referência, na qual foram produzidos 66,7 g/L de diol com um rendimento de 85,6%. A utilização de concentrações de fosfato de amônio de até 4,0 g/L resultou em fermentações incompletas. A cinética da fermentação foi estudada com o caldo diluído a, aproximadamente, 180 g/L de sacarose e suplementado com 8,0 g/L de fosfato de amônio e, também, com o meio rico, em regime descontínuo em fermentador de bancada. Foram obtidos, nestes ensaios, concentrações de butanodiol de 71,7 e 71,1 g/L, rendimentos de 78,0 e 74,1 %, produtividades de 2,1 e 2,0 g/Lh e tempos de fermentação de 34,5 e 35,7 horas, respectivamente. A principal diferença foi observada na concentração de biomassa que atingiu 9,1 g/L, no meio com fosfato, e 11,8 g/L no meio rico. As máximas velocidades específicas de crescimento (µx, m), 0,61 e 0,45 h-1, observadas com oxigênio dissolvido acima de zero, indicam que o crescimento celular, no meio rico, foi inibido pela alta concentração de nutrientes. Na seqüência das fermentações, com concentrações nulas de oxigênio dissolvido, a produção de diol foi iniciada e as máximas velocidades específicas de formação de produto (µP,m), 0,53 h-1 com fosfato de amônio e 0,45 h-1 com o meio rico, foram atingidas, sugerindo que altas concentrações de nutrientes afetam, também, a formação de produto. Nos dois ensaios foi observada a ocorrência de uma fase estacionária de crescimento que, no caso do meio contendo fosfato de amônio, teve uma duração 12 horas mais longa devido a um insuficiente suprimento de oxigênio ou do esgotamento de algum nutriente. Neste ponto, foi verificada uma queda das velocidades específicas de formação de produto (µP). Com o caldo diluído a cerca de 20 g/L de sacarose e 8,0 g/L de fosfato de amônio, a fermentação transcorreu em um tempo muito longo (23,5 horas) para a baixa concentração de sacarose empregada. Com S0 semelhante e o meio rico, o tempo de processo foi de apenas 6,5 h, o que demonstra que, no primeiro caso, ocorreu uma diluição excessiva dos nutrientes naturalmente presentes no caldo. O estudo do efeito da concentração inicial de sacarose sobre a fermentação, conduzido em fermentador de bancada e com o meio rico em nutrientes, mostrou que este parâmetro influencia fortemente o crescimento celular e a produção de 2,3-butanodiol. O aumento de S0 levou a valores decrescentes dos fatores de conversão de substrato em células, enquanto os rendimentos em diol aumentaram com S0 até 152 g/L. Valores crescentes de S0 provocaram uma inibição do crescimento celular, evidenciada pela diminuição de µx,m de 0,91 a 0,45 h-1, com S0 entre 24 e 181 g/L. Valores aproximadamente constantes de µP,m (0,62 a 0,68 h-1) foram observados com S0 até 152 g/L, enquanto uma queda acentuada foi verificada com S0=181 g/L (µP,m=0,45 h-1). As máximas produtividades (3,2 g/Lh) foram obtidas com valores de S0 de 105 e 152 g/L. Os dados gerados neste trabalho permitem concluir que caldo de cana-de-açúcar é uma matéria-prima adequada para a produção de 2,3-butanodiol por Klebsiella pneumoniae. / The use of sugar cane (Saccharum officinarum) juice, as raw material for the fermentative production of 2,3-butanediol by Klebsiella pneumoniae NRRL B199, was evaluated in this work. The research was focused on testing different nutrients to formulate an efficient fermentation medium with the juice and some experiments to study the effect of the initial sucrose concentration (S0) on the batch process. Shaker flasks experiments with S0 between 140 and 150 g/L have shown that the fermentation of sugar cane juice without added nutrients is not viable. On the other hand, the addition of 5.0 to 10.0 g/L ammonium phosphate to the juice led, after 38 hours, to final 2,3-butanediol concentrations of 64 g/L, with yields of 81% of the theoretical maximum. These results are similar to those found in the fermentation of a reference medium composed of juice enriched with several nutrients in which 66.7 g/L butanediol and a yield of 85.6% were obtained. Ammonium phosphate concentrations up to 4.0 g/L resulted in incomplete fermentations. The fermentation kinetics was studied in a laboratory scale fermentor, with the sugar cane juice diluted to ca. 180 g/L sucrose. Both ammonium phosphate (8.0 g/L) and reference media were tested. In these experiments, after process times close to 35 hours, butanediol concentrations of 71.7 and 71.1 g/L, yields of 78.0 and 74.1 % , and productivities of 2.1 and 2.0 g/Lh, respectively, were obtained. The most important difference was the final biomass concentration that reached 9.1 g/L with the ammonium phosphate medium and 11.8 g/L with the rich medium. The maximum specific growth rates (µx,m=0.61 and 0.45 h-1), measured with dissolved oxygen concentrations above zero, have indicated that cell growth in the rich medium was inhibited by high nutrient concentration. In the sequence, when the oxygen concentration was zero, butanediol production started and maximum specific production rates (µP,m of 0.53 h-1 with the ammonium phosphate medium and 0.45 h-1 with the rich medium were reached. These values suggest that nutrient concentration in the rich medium also affects product formation. ln both runs, a stationary growth phase was noticed. In the experiment with the ammonium phosphate medium, the stationary phase was 12 hours longer due to the insufficient oxygen supply rate or the shortage of some nutrient. At that moment, decreasing specific product formation rates (7#181;P) were observed. With the sugar cane juice diluted to approximately 20 g/L and 8.0 g/L ammonium phosphate, fermentation time was 23.5 hours, too long to such sucrose concentration. With similar S0 and the rich medium, fermentation time was reduced to 6.5 hours. That shows that, in the first case, natural nutrients of the juice were excessively diluted. The study on the effect of the initial sucrose concentration on the process, performed in a laboratory fermentor with the rich medium, has shown that this parameter strongly affects both cell growth and 2,3-butanediol production. Increasing S0 led to decreasing cell yields and, for S0 up to 152 g/L, diol yields increased. Cell growth inhibition was stronger as higher sucrose concentrations were used. This is evidenced by the values of µx,m that decreased from 0.91 to 0.45 h-1 as S0 was augmented from 24 to 181 g/L. Approximately constant µP,m (0.62 to 0.68 h-1) were observed with S0 up to 152 g/L. With S0=181 g/L, µP,m is reduced to 0.45 h-1 . The maximum productivities (3.2 g/Lh) were obtained with S0 between 105 and 152 g/L. From the results of this work, one can conclude that sugar cane juice is a suitable raw material for the production of 2,3-butanediol by Klebsiella pneumoniae.