Orientador: Maria Inês Tiraboschi Ferro / Coorientador: Daniel Guariz Pinheiro / Coorientador: Flávia Maria de Souza Carvalho / Banca: Poliana Fernanda Giachetto / Banca: Michael dos Santos Brito / Resumo: No Brasil, a cultura da cana-de-açúcar tem se expandido para regiões com prolongados períodos de deficiência hídrica, o que vem limitando a produção sucroenergética. Neste estudo, os perfis de expressão gênica de duas cultivares de cana-de-açúcar (Saccharum spp.), uma tolerante e outra sensível ao estresse hídrico, foram avaliados através da tecnologia de RNA-Seq. A montagem de novo do transcriptoma de folhas foi realizada visando identificar e analisar os genes diferencialmente expressos entre as cultivares, envolvidos com a resposta molecular durante períodos de estresse hídrico. Para isso, as duas cultivares foram plantadas em casa de vegetação e aos 60 dias após o plantio foram submetidas a três controlados potenciais hídricos do solo (controle, déficit hídrico moderado e déficit hídrico severo) e avaliadas aos 30, 60 e 90 dias após a aplicação dos tratamentos. A partir do método RNA-Seq, foram geradas mais de um bilhão de sequências, as quais permitiram obter um total de 177.509 e 185.153 sequências de transcritos, para as cultivares tolerante e sensível, respectivamente. O conjunto de transcritos expressos foram montados com o auxílio do programa Trinity. Estes transcritos foram alinhados com sequências de Sorghum bicolor, Miscanthus giganteus, Arabidopsis thaliana bem como sequências de cana-de-açúcar disponíveis em bancos públicos. Esta análise permitiu identificar o conjunto de genes de cana-de-açúcar compartilhados com outras espécies, bem como levou à identificação de novos transcritos ainda não catalogados. Os transcritos foram anotados e categorizados através dos termos do Gene Ontology (GO) em três categorias: componente celular, função molecular e processos biológicos para as duas cultivares. Os termos "regulador de enzima" e "regulador de transcrição" que se encontram dentro da categoria função molecular estão em evidência dentro dos termos associados aos... / Abstract: In Brazil, the sugarcane culture has expanded to areas with prolonged drought seasons, which is constraining sugarcane production. In this study, the gene expression profiles of two sugarcane cultivars (Saccharum spp.), one tolerant and other sensitive to water stress, were assessed by the RNA-Seq technology. The de novo assembly of leaves transcriptome was held aiming to identify and to analyze differentially expressed genes between the cultivars involved with molecular response during water stress periods. In order to accomplish this, the two cultivars were planted in a greenhouse and 60 days after planting them, they were submitted to three potential controlled water soil (control, moderate drought and severe water deficit) and evaluated at 30, 60 and 90 days after treatments application. Using the RNA-Seq method were generated over a billion sequences, which allowed to obtain a total of 177,509 and 185,153 transcripts sequences for the tolerant and sensitive cultivars, respectively. The set of expressed transcripts were assembled using the Trinity program. These transcripts were aligned with Sorghum bicolor, Miscanthus giganteus, Arabidopsis thaliana sequences and sugarcane sequences available in public databases. This analysis allowed the identification of the set of sugarcane genes shared with other species, as well as led to the identification of novel transcripts not cataloged yet. The transcripts were annotated and categorized by the terms of the Gene Ontology (GO) into three categories: cellular component, molecular function and biological process for the two cultivars. The terms "enzyme regulator" and "transcription regulator" that lie within the molecular function category are highlighted within the terms associated with the differentially expressed genes between the contrasting cultivars, suggesting the importance of gene regulation for the studied cultivars. This study found different molecular patterns of the involved ... / Mestre

Orientador: Luciana Rossini Pinto / Coorientador: Mauro Alexandre Xavier / Banca: Antonio de Goes / Banca: Ivan Antonio dos Anjos / Resumo: É sabido que a utilização de marcadores moleculares em programas de melhoramento constitui uma ferramenta importante, pois permite identificar indivíduos superiores em fases juvenis, acelerando o processo de desenvolvimento de cultivares. A ferrugem marrom é uma doença causada pelo fungo Puccinia melancephala responsável por grandes prejuízos no setor canavieiro. Recentemente foram desenvolvidos marcadores moleculares, 9020-F4 e R12H16, os quais flanqueiam o maior gene de resistência à ferrugem marrom, conhecido como Bru1. O presente trabalho objetivou determinar a frequência do gene Bru1 em acessos exóticos de cana-de-açúcar, cultivares brasileiras e clones do Programa IAC bem como avaliar a sua eficiência na identificação de genótipos resistentes. Através da reação de PCR utilizando os marcadores, foi possível inferir a frequência do gene Bru1, e comparar esses resultados com a classificação fenotípica das cultivares brasileiras e clones IAC (IAC, CTC, SP e RB), quanto à suscetibilidade a doença. Além disso, foi conduzido um experimento em casa de vegetação, utilizando acessos de Saccharum spontaneum, Saccharum sinense e Saccharum robustum, os quais foram inoculados artificialmente com o fungo Puccinia melanocephala e avaliados semanalmente visando determinar o grau de suscetibilidade à ferrugem marrom. Posteriormente, os resultados obtidos foram comparados com a presença ou ausência do gene Bru1. Nas cultivares brasileiras a frequência do gene Bru1 foi alta, 75,21%, porém nos acessos exóticos foi de apenas 18 %. Verificou-se que grande parte das cultivares que possuem o gene Bru1 é classificada como resistente. Nos acessos exóticos inoculados artificialmente, a correlação entre a presença dos marcadores indicativos do gene Bru1 com as notas de severidade foi baixa e não significativa, provavelmente devido à presença de outra fonte de resistência... / Abstract: It is known that the use of molecular markers is an important tool which allows the identification of superior individuals in juvenile stages speeding up the cultivar development process. Sugarcane brown rust caused by the fungus Puccinia melanocephala is among the most important sugarcane diseases. Recently, two diagnostic molecular markers (R12H16, 9O20-F4) flanking the Bru1 gene, which is pointed as the major gene conferring brown rust resistance reported for sugarcane today were publish in the literature. The present study aimed to determine the frequency of the Bru1 gene in sugarcane exotic accessions, Brazilian varieties and elite clones from IAC program as well as to evaluate the efficiency of these markers to identify resistant genotypes. By using the Bru1 markers, it was possible to infer the frequency of Bru1 gene, and compare the results with the phenotypic classification of sugarcane Brazilian varieties and IAC clones (IAC, CTC, SP and RB) for susceptibility to the disease. Moreover, S. spontaneum, S. sinense and S. robustum accessions were artificially inoculated with the fungus P. melanocephala and weekly evaluated in greenhouse conditions. The degree of brown rust susceptibility of the accessions was compared with the presence or absence of Bru1 gene markers. The frequency of the Bru1 gene in the Brazilian varieties was high (75.21%) while only 18% of the sugarcane exotic accessions showed the Bru1 gene. Most of the varieties that presented the gene were classified as resistant. Low marker-phenotypic correlation was observed for the artificially inoculated sugarcane exotic accessions, probably due to the presence of other sources of resistance or failure of the sequence complementarity of the primers in the genome of these accesses. Generally these markers proved to be efficient in the selection of genotypes resistant to brown-rust / Mestre

Orientador: Sonia Marli Zingaretti / Coorientador: Durvalina Maria Mathias dos Santos / Banca: Isabela Cristina Gomes Honório / Banca; Jackson Antonio Marcondes de Souza / Resumo: A cana-de-açúcar é atualmente uma das principais culturas da agroindústria mundial. Devido à ampla expansão de seu plantio é submetida constantemente a solos não produtivos. A presença de moléculas tóxicas no solo, como o alumínio (Al3+), interfere diretamente no desenvolvimento radicular ocasionando baixa absorção de água e nutrientes levando a pouca produtividade e desenvolvimento das plantas. Os microRNAs tem sido descritos como um dos fatores responsáveis pela regulação gênica e a descoberta dessas moléculas abre um novo caminho para a elucidação da tolerância e adaptação das plantas aos estresses abióticos. Este estudo visou avaliar em duas cultivares de cana-de-açúcar (CTC-2 e RB855453) a expressão dos microRNAs miR159, miR164 e miR168, associados à resposta ao alumínio em espécies como Arabidopsis thaliana, arroz (Oriza sativa) e tabaco (Nicotiana tabacum). Algumas características foram avaliadas, como densidade de raízes (DS), área foliar (AR), produção de massa seca (MS) e teor de prolina nas folhas, em quatro cultivares de cana-de-açúcar submetidas a diferentes concentrações de alumínio. A cultivar CTC 2 foi classificada como tolerante e a RB855453 como sensível ao estresse. Ambas foram selecionadas e em sistema de hidroponia submetidas novamente ao estresse pela toxidez de alumínio na concentração de 221 μmol L -1 . Parâmetros fisiológicos foram mensurados (área foliar, potencial osmótico, taxa de fotossíntese, transpiração, condutância estomát... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The sugarcane is currently one of the main crops of global agribusiness. Due to the wide expansion of its plantation is constantly subjected unproductive soils. The presence of toxic molecules in the soil, such as aluminum (Al3+), directly affects root development, leading to poor absorption of nutrients and water leading to low productivity and development of plants. Studies of the interactions of plants with the environment are being conducted to clarify the resistance or susceptibility of various cultures, favoring the discovery of important mechanisms that participate in physiological and molecular responses to environmental stresses. MicroRNAs have been described as one of the factors responsible for gene regulation and the discovery of these molecules opens a new path for the elucidation of tolerance and adaptation of plants to abiotic stresses. This study evaluated in two sugarcane varieties the expression of microRNA miR159, miR164 and miR168, associated with the response to the aluminum species such as Arabidopsis thaliana, rice (Oryza sativa) and tobacco (Nicotiana tabacum). Some characteristics were evaluated, such as density (DS), area (AR), dry mass production (DM) and proline content, in four sugarcane cultivars submitted to different concentrations of aluminum. CTC 2 cultivar was classified as tolerant and RB855453 as stress sensitive. Both were selected and in a hydroponics system again submitted to stress by the aluminum toxicity in the conc... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Raquel Santos Sant'Ana / Banca: Antonio Thomaz Junior / Banca: Alexandre Marques Mendes / Resumo: Esta pesquisa tem por centralidade a reconstrução da história de vida da líder sindical Carlita da Costa, representante do Sindicato dos empregados rurais de Cosmópolis, Artur Nogueira, Paulínia e Campinas, e a partir dela a análise de questões que perpassam a história da luta travada pelos trabalhadores ligados à Agroindústria Canavieira, e que são inerentes ao modo de produção capitalista, o qual traz em seu bojo a exploração da classe trabalhadora. Essas problemáticas podem ser referidas a categorias mais gerais, tais como "trabalho", "violência", "questão agrária", "gênero", entre outras. Cabe ressaltar que o resgate da história de vida tal como propõe esta pesquisa é de fundamental importância como forma de dar visibilidade social às lutas travadas contra as inúmeras configurações da exploração no campo e como meio de denúncia a elas. Para tal, serão utilizadas técnicas da História Oral, respaldadas pela análise crítica em consonância com bibliografia pertinente ao tema / Resume: Cette recherche a pour but la reconstruction de l'histoire de vie de la leader syndicale Carlita da Costa, représentante du Sindicat des travailleurs agricoles de Cosmópolis, Artur Nogueira, Paulínia e Campinas, et à partir de cela, l'analyse des questions qui entrecroisent l'histoire de la lutte des travailleurs de l'industrie de la canne à sucre, et qui sont inhérentes au mode de production capitaliste, qui a porte en soi même l'exploitation de la classe travailleuse. Ces problématiques peuventelles être rapportées à des catégories plus générales tels que le «travail», la «violence», la «question agraire», «genre», entre autres. Il faut souligner que le rachat de l'histoire de vie telle qui propose cette recherche est d'importance fondamentale pour donner visibilité sociale aux luttes des travailleurs contre les innombrables configurations d'exploitation dans la campagne et comme moyen de les dénoncer. Pour ce travail, les téchniques de l'Histoire Oral ont été utilisées en ayant par support l'analyse critique, basée sur la biographie rélative au sujet / Mestre

Orientador: Dionei Ramos / Resumo: Introdução: A poluição atmosférica é um assunto discutido mundialmente, causando um impacto na saúde humana e se tornando um grave problema de saúde pública, condições meteorológicas como temperatura, e umidade relativa do ar, também podem influenciar na magnitude dos efeitos adversos da poluição atmosférica na saúde humana.Objetivo:Verificar impactos da exposição aos poluentes atmosféricos sobre internações hospitalares por doenças cardiovasculares em uma população adulta, e o efeito da realização de exercício aeróbico em ambiente aberto e fechado com diferentes concentrações de MP2,5, temperatura e umidade relativa do ar na toxicidade pulmonar de indivíduos sedentários e ativos.Métodos: Registros de internações hospitalares por doenças cardiovasculares captados a partir da base de dados referentes ao sistema único de saúde no período de janeiro de 2014 a dezembro de 2015. Níveis de MP10, NO2, temperatura e umidade relativa foram registrados. No segundo estudo foram avaliados 27 indivíduos, divididos em dois grupos: ativos e sedentários submetidos a um exercício aeróbico em ambiente aberto e fechado. Níveis séricos de CC16, monóxido de carbono no ar exalado (COex), e parâmetros hemodinâmicos foram coletados antes e após a prática da atividade, concentrações de MP2,5, temperatura e umidade relativa do ar foram mensurados durante todo exercício. O nível de significância foi considerado p<0,05. Conclusões: Foi concluído que o impacto da exposição aos poluentes atmosféricos, pri... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Introduction: Air pollution is a subject discussed world wide, inducing an impact on human health and becoming a severe public health problem, weather conditions such as temperature and relative humidity can also influence the magnitude of the adverse effects of air pollution on human health. Objective: To verify the impact of exposure to air pollutants on hospital admissions due to cardiovascular diseases in an adult population and the effect of aerobic exercise in outdoor and indoor ambient with different concentrations of PM2.5, temperature and relative air humidity in pulmonary toxicity of sedentary and active individuals. Methods: Records of hospital admissions for cardiovascular diseases collected from Brazilian Unified Health System (SUS) database from January 2014 to December 2015. Levels of PM10, NO2, temperature and relative humidity were recorded. In the second study, 27 subjects were evaluated, splited into two groups: active and sedentary subjects submitted to an aerobic exercise in an outdoor and indoor ambient. Serum levels of CC16, carbon monoxide in the exhaled air (COex), and hemodynamic parameters were collected before and after the practice of the activity, concentrations of PM2.5, temperature and relative humidity were measured throughout the exercise. The significance level was considered p<0.05. Conclusions: It was concluded that the impact of exposure to air pollutants mainly PM10 on hospital admissions for cardiovascular diseases in adults, and PM2.5 ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Maria Aparecida Anselmo Tarsitano / Banca: Antonio Cesar Bolonhezi / Banca: Antonio Nivaldo Hespanhol / Resumo: Este trabalho objetivou fazer uma caracterização da expansão do setor sucroalcooleiro, da Regional de Andradina, região oeste do Estado de São Paulo, além de descrever e analisar as tecnologias implantadas nas usinas nas áreas agrícola, industrial e administrativa. A metodologia utilizada para levantamento de dados primários foi a entrevista, com perguntas abertas e fechadas, junto a técnicos ligados ao setor sucroalcooleiro. Foram pesquisadas as usinas Gasa de Andradina, Mundial de Mirandópolis e Univalem de Valparaíso. Os resultados mostram a expansão de todo o setor sucroalcooleiro, assim como as inovações tecnológicas utilizadas buscando uma maior competitividade. As principais inovações verificadas na área agrícola foram manejo varietal e utilização de imagens; na área industrial, manutenção preditiva, co-geração de energia e limpeza a seco e na área administrativa o programa computacional ERP Enterprise Resource Planning e a melhoria contínua. / Abstract: This work aimed at to characterization of the expansion of the section sugar and alchool production of the Andradina's region area located in northwest of the São Paulo State, besides to describe and to analyze the technologies implanted at the crop, and industries and administrative. The methodology used for rising of primary data it was the interview, with op and closed question, close to linked technicians to the section of sugar and alchool producers. The data were obtained in Usinaof Andradina, Mirandópolis and Valparaíso. The results showed that the expansion of the whole section of the sugar's and alchool's production, as well as the used technological innovations looking for a larger competitiveness. The main innovations in agricultural area were maintenance variety and the use of images; in the industrial area were prevention maintenance, co-generation of energy and dry cleaning; finally, in the administrative area, the main innovations were the computer program known as ERP ( Enterprise Resource Planning ) and continuous improvement. / Mestre

Atualmente, o aquecimento global, a deterioração ambiental, a eminente escassez das limitadas reservas de combustíveis fósseis e a forte demanda e dependência da matriz energética mundial face a esses combustíveis constituem sérias ameaças à sustentabilidade do desenvolvimento mundial, o que se têm revertido a favor de um crescente interesse por fontes alternativas de energia renováveis, dentre os quais a biomassa lignocelulósica se destaca como uma das mais promissoras. Neste contexto, a produção de etanol a partir do bagaço de cana-de-açúcar pela via enzimática e bioquímica se apresenta como uma das mais oportunas alternativas para a produção integrada e sustentável de biocombustível visando otimização de recursos, redução de resíduos e minimização de impactos ambientais nefastos. Todavia, o desenvolvimento de um pré-tratamento eficaz, a par da produção de enzimas hidrolíticas, constitui a chave para a viabilização da produção de etanol a partir de lignocelulósicos. Assim sendo, o propósito deste trabalho foi determinar os efeitos produzidos pelo pré-tratamento hidrotérmico catalisado com sulfito sobre a composição química do bagaço de cana e correlacionar esses valores com a eficiência da sacarificação enzimática e fermentabilidade do hidrolisado obtido desse bagaço. Após caracterização química inicial, o bagaço in natura foi pré-tratado com sulfito neutro e alcalino e verificou-se que a celulose foi recuperada quase que integralmente nas frações sólidas da reação. Por seu turno, as xilanas obtiveram solubilizações máximas de 72,0% e 35,4% enquanto a deslignificação máxima foi de 43,5% e 76,7%, para as reações catalisadas com sulfito neutro e sulfito alcalino respectivamente. Verificou-se maior efetividade do sulfito alcalino no enriquecimento de carboidratos no bagaço pré-tratado bem como uma maior deslignificação, pelo que, foi escolhido para as etapas seguintes do projeto. A partir de um planejamento fatorial 33, foram obtidos substratos pré-tratados que levaram aos máximos de sacarificação enzimática de 79,91% e 70,69% para celulose e xilanas, respectivamente, utilizando 10 UPF de celulases e 10 UCB de ?-glucosidase. Pela análise do rendimento global de glucanas foi definida a condição ótima para o prétratamento empregando 10% (m/m) de sulfito alcalino a 150ºC, por 30 min, o que foi corroborada pela análise estatística. Hidrolisados enzimáticos de bagaços pré-tratados em condições otimizadas foram fermentados a etanol com eficiência de, praticamente, 100% pela Saccharomyces cerevisiae PE-2 e 80,41% pela Scheffersomyces (Pichia) stipitis CBS 5773. Para as duas leveduras, os parâmetros fermentativos do hidrolisado foram em tudo semelhantes aos verificados para os meios semissintéticos contendo glicose e xilose puras. Conclui-se assim, que o pré-tratamento adotado neste trabalho apresentou grande potencialidade em gerar substratos com alta digestibilidade enzimática e hidrolisados tão fermentáveis quanto meios semissintéticos. / Currently, global warming, environmental degradation, imminent shortage of limited fossil fuel reserves and an intense demand and dependence of global energy on these fuels constitute serious threats to the sustainability of world development, which have led to a growing interest in alternative sources of renewable energy, among which lignocellulosic biomass stands out as one of the most promising. In this context, the production of ethanol from sugarcane bagasse by enzymatic and biochemical routes appears as the most promising alternative for integrated and sustainable production of biofuel aiming resource optimization, waste reduction and mitigation of adverse environmental impacts. However, the development of an effective pretreatment, as well as the production of hydrolytic enzymes, is the key to enabling the production of ethanol from lignocellulosics. Therefore, the purpose of this study was to determine the effects of hydrothermal pretreatment catalyzed by sulfite on the chemical composition of sugarcane bagasse and establish a correlation of these values with the efficiency of enzymatic saccharification and fermentability of these bagasse hydrolyzate. After the initial chemical characterization, the bagasse was pretreated with neutral and alkaline sulfite and was found that cellulose was almost fully recovered in the solid fraction of the reaction. In turn, xylan obtained its maximum solubilization of 72.0% and 35.4% while the maximum delignification was 43.5% and 76.7%, for the reactions catalyzed by neutral and alkaline sulfite, respectively. The alkaline sulfite was found more effective for carbohydrates enrichment in the pretreated bagasse and led to a greater delignification, therefore, it was chosen for the following stages of the project. From a 33 full factorial experiments were obtained pretreated substrates which led to maximum enzymatic saccharification of 79.91% and 70.69% for cellulose and xylans, respectively, using 10 FPU cellulases and 10 CBU ?- glucosidase. By analysis of the glucans overall yield the optimal condition for the pretreatment has been defined as 10% (w/w) alkaline sulfide at 150°C for 30 min, which was confirmed by statistical analysis. Enzymatic hydrolysates of bagasse pretreated in optimized conditions were fermented into ethanol with efficiency of virtually 100% by Saccharomyces cerevisiae PE-2 and 80.41% by Scheffersomyces (Pichia) stipitis CBS 5773. For both yeasts, the hydrolyzate fermentation parameters were at all similar to those seen for the semisynthetic media containing pure glucose and xylose. Therefore, we concluded that the pre-treatment used in this work showed great potential to generate substrates with high enzymatic digestibility and hydrolysates as fermentable as semisynthetic media.

A produção comercial dos surfactantes ocorre principalmente por síntese química a partir do petróleo. A via biotecnológica se apresenta como uma alternativa promissora por possibilitar a utilização de biomassas vegetais, ricas em carboidratos a exemplo da palha de cana-de-açúcar. Assim, esta biomolécula torna-se mais competitiva comercialmente em relação aos surfactantes químicos, obtendo um processo biossustentável e biodegradável. Microrganismos isolados da Antártica apresentam potencial para a produção destas biomoléculas, uma vez que em condições extremas de sobrevivência estas poderiam ser produzidas em concentrações elevadas. Assim, este estudo avaliou a produção de biossurfactante em hidrolisado hemicelulósico de palha de cana-de-açúcar (HHPC) a partir de leveduras da Antártica, além da caracterização parcial da biomolécula e testes de estabilidade da emulsão. Inicialmente foram avaliadas 24 leveduras, cultivadas em frascos Erlenmeyer de 50 mL em meio semi-definido contendo xilose ou glicose como fontes de carbono, a 25ºC, 150 rpm, por até 72 horas. As propriedades emulsificante e tensoativa do bioproduto foram avaliadas e as culturas que apresentaram resultados satisfatórios para ambas as propriedades e consumo de xilose superior ou igual a 80% foram selecionadas para cultivo em meio formulado com HHPC. Das 24 leveduras testadas, três foram selecionadas para cultivo em hidrolisado: Cryptococcus laurentii (L62), Cryptococcus adeliensis (L95) e Rhodotorula mucilaginosa (L52). Destas, a levedura Cryptococcus adeliensis (L95) se destacou por apresentar produção de biomoléculas com maior propriedade emulsificante e tensoativa. Para esta levedura o consumo de xilose em meio semi-definido e em HHPC bem como o índice de emulsificação nas diferentes condições foram semelhantes. O biossurfactante produzido por Cryptococcus adeliensis (L95) foi caracterizado como glicolipídeo. Diferentes métodos de extração desta biomolécula foram testados, no entanto, estes não apresentaram diferença significativa. A estabilidade da emulsão obtida do sobrenadante de L95 em HHPC foi determinada em distintas condições físico-químicas, sendo que esta foi estável a pH extremamente baixo (2,00), baixas temperaturas (0oC e 4oC) e elevada concentração salina (10% m/V). Estes resultados são promissores considerando o potencial de aplicação de biossurfactantes em biorremediação bem como insumos nos mais diversos segmentos industriais, os quais necessitam de biomoléculas que resistam às mais diversas condições ambientais. Desta forma nesta pesquisa foi possível inferir que a biomassa de palha de cana pode ser destinada à obtenção de biossurfactantes a partir de leveduras da Antártica, destacando a relevância da pesquisa quanto à inovação biotecnológica. / The commercial production of surfactants occurs mainly by chemical synthesis from petroleum. The biotechnological pathway is considered as a promising alternative because it allows the use of vegetable biomass, rich in carbohydrates such as sugarcane straw. Thus, this biomolecule becomes more commercially competitive with respect to the chemical surfactants, obtaining a biodegradable process. Microorganisms isolated from Antarctica have the potential to produce these biomolecules, since under extreme conditions of survival, these could be produced in higher concentrations. In this way, this study aims to evaluate the biosurfactant production in sugarcane straw hemicellulosic hydrolysate from Antarctic yeasts, in addition to the partial characterization of the biomolecule and stability tests of the emulsion. Initially, 24 yeasts were evaluated, grown in 50 mL Erlenmeyer flasks in semi-defined medium with xylose or glucose as carbono sources, at 25ºC, 150 rpm, up to 72 hours. The emulsifying and surfactante properties of the bioproduct were evaluated, and the cultures that had satisfactory results for both properties and xylose consumption higher or equal to 80% were selected to be cultivated in a medium formulated with sugarcane straw hemicellulosic hydrolysate (SSHH). In the 24 yeasts tested, three were selected to be cultivated in the hydrolysed: Cryptococcus laurentii (L62), Cryptococcus adeliensis (L95) and Rhodotorula mucilaginosa (L52). Among these C. adeliensis (L95) was distinguished by the production of biomolecules with higher emulsifying and tensoactive properties. For this yeast, the xylose consumption in semi-defined medium and in SSHH, as well as the emulsification index under diferente conditions were similar. The biosurfactant produced by C. adeliensis (L95) was characterized as glycolipid. Different methods of extraction of this biomolecule were tested, however, these did not have significant difference. The emulsion stability obtained from the C. adeliensis (L95) supernatant in SSHH was determined under different physicochemical conditions, which was stable at extremely low pH (2,00), low temperatures (0oC and 4oC) and high saline concentration (10% m/v). These results are interesting considering the potential of the biosurfactants application in bioremediation and inputs for several industrial segments, which require biomolecules that resist to the most diverse environmental conditions. In this research, it was concluded that sugarcane straw biomass can be used to obtain biosurfactants from Antarctic yeasts, consequently highlighting the research relevance regarding to the biotechnological innovation.

O etanol é um dos biocombustíveis oriundos de fontes renováveis mais promissor e ambientalmente amigável. Visando-se ao atendimento de uma demanda crescente por este álcool, o aproveitamento integral dos materiais lignocelulósicos é uma alternativa interessante e, desta forma, trabalhos de pesquisa têm sido desenvolvidos visando-se à viabilização de biorrefinarias de produção integrada de etanol 1G e 2G. O presente trabalho teve como objetivo principal desenvolver e analisar economicamente modelos de biorrefinaria integrada 1G2G que empregam pré-tratamento ácido diluído, avaliando-se o impacto econômico do destino da hemicelulose para produção de etanol. Para isso, foram definidos cenários que incluíssem todas as etapas do processo de produção de etanol 1G e 2G, sendo avaliados dois teores de sólidos no reator de pré-tratamento (5% e 10%) e, para cada caso, três relações tempo e conversão da hidrólise enzimática, sendo estas de 45%, 51% e 55% para tempos de reação de 24h, 48h e 72h, respectivamente. Para cada condição, considerou-se a fermentação de pentose (C5) ou seu envio para tratamento de efluentes, constituindo-se, assim, 12 cenários. Foram realizadas as simulações destes cenários auxiliadas pelo pacote computacional Aspen Plus®, obtendo-se os dados de balanço de massa e energia, permitindo assim a realização da análise de viabilidade econômica empregando a plataforma Biorrefinaria Virtual de Cana - BVC. Foi possível observar que a produção de etanol 2G empregando pré-tratamento ácido diluído foi responsável por um aumento na produção de etanol de até 35%. Avaliando-se os cenários, observou-se que quando o reator de pré-tratamento foi operado com maior teor de sólidos, menor consumo de energia térmica foi necessário, requerendo menor quantidade de bagaço na caldeira e aumentando o rendimento final de etanol. Com relação ao custo de investimento, este correspondeu a R$799,2 milhões para a biorrefinaria 1G, enquanto que os cenários integrados 1G2G apresentaram valores cerca de 40% superiores. Dentre as áreas mais expressivas no custo de investimento, estão a de pré-tratamento e geração e distribuição de vapor. No que concerne ao custo de produção de etanol, os cenários que apresentaram menor valor para etanol 2G corresponderam ao uso de 10% de sólidos no reator de pré-tratamento com fermentação de C5. As áreas mais expressivas para esse custo foram os custos com insumos e capital. Todavia, os cenários com 5% de sólidos no reator de pré-tratamento e sem fermentação de C5 resultaram em menor custo de produção global de etanol (1G2G), sendo o custo com cana, insumos e capital os mais expressivos. Com base na taxa interna de retorno, esta se apresentou abaixo da taxa mínima de atratividade para todos os cenários, ocasionando um valor presente líquido negativo, inferindo-se que, nas condições avaliadas, a metodologia empregada nos cenários está inviável do ponto de vista de um investidor. No entanto, a análise econômica auxiliou a identificação dos gargalos tecnológicos do processo de produção integrada de etanol 1G2G quando estes empregam pré-tratamento ácido diluído, favorecendo a definição de metas operacionais a serem solucionadas em trabalhos de pesquisa. / Ethanol is one of the most promising and environmentally friendly biofuels obtained from renewable energy sources. Aiming at meeting a growing demand for this fuel, the integral use of lignocellulosic materials is an interesting alternative and, in this way, research Works have been performed to make viable biorefineries for integrated production of 1G and 2G ethanol. The present work had as main objective to develop and to analyze economically models of 1G2G integrated biorefineries using dilute acid pretreatment, evaluating the economic impact of using hemicellulose for ethanol production. Alternative scenarios were defined including all steps of the 1G and 2G ethanol production process. Two different solids contents were evaluated in the pre-treatment reactor (5% and 10%) and, for each case, three values of time and conversion for the enzymatic hydrolysis step were considered, namely 45%, 51% and 55% for reaction times of 24h, 48h and 72h, respectively. For each condition, the fermentation of pentose (C5) or its sending for effluents treatment was supposed, constituting, thus, 12 scenarios. Simulations of these scenarios were carried out using the software Aspen Plus®, generating mass and energy balance data, thus allowing carrying out economic viability analysis using the Virtual Sugarcane Biorefinery (VSB) platform. Production of 2G ethanol using dilute acid pretreatment was responsible for an increase in ethanol production of up to 35%. When the pretreatment reactor was operated with higher solids content, lower thermal energy consumption was necessary, requiring less bagasse in the boiler and thus increasing the final ethanol yield. Regarding to investment cost, it was of R$ 799.2 million for 1G biorefinery, compared to a value 40% higher observed for integrated 1G2G scenarios. Among the most significant areas of investment cost are the pretreatment and the generation and distribution of steam. With relation to the cost of etanol production, scenarios that presented the lowest value for 2G ethanol corresponded to the use of 10% solids in the pre-treatment reactor associated to C5 fermentation. The most significant areas for this cost were the input and capital costs. However, the scenarios with 5% solids in the pre-treatment reactor without C5 fermentation resulted in a lower global ethanol production cost (1G2G), with sugarcane, chemical inputs and capital cost representing the most significant fraction. Based on the internal rate of return, this was lower than the minimum attractiveness rate of return for all scenarios, resulting in a negative net present value, allowing inferring that, under the evaluated conditions, the methodology used in the scenarios would be unviable from an investor viewpoint. However, the economic analysis helped to identify technological bottlenecks of the integrated 1G2G etanol production process using dilute acid pretreatment, favoring the definition of operational goals to be solved in research works.

This study provides information to support the use of plant cell wall, from sugarcane bagasse, to produce cellulosic ethanol. Therewith, cell wall proteins from sugarcane cells cultures, leaves and culms were identified. To do so, different protocols were used. Using two-month-old leaves and culms, the extractions were performed using a destructive method, based on griding the tissues, submitting them to a growing gradient of succrose and centrifugation, being the cell wall extract later isolated by washing on a nylon net. After that, the cell wall proteins were extracted using two salts, 0,2 M CaCl2 and 2 M LiCl. Using cultured cells, a similar protocol was used, but it had a previous step of separation of the cell wall through grinding and precipitation in glycerol 15%. Using culms of the same age, a nondestructive protocol was tested based on vacuum infiltration of the tissues in the same salts already described, 0,2 M CaCl2 and 2 M LiCl, and posterior centrifugation. Two replicates were used from two-month-old plants and three in the case of suspension cells. The complex samples were digested, fractionated and sequenced through mass spectrometry, using SYNAPT G2HDMS coupled to nanoACQUITY, both from Waters. Peptides were processed using ProteinLynx 2.5 Global Server against sugarcane translated-EST database. Using bioinformatic programs, such as Blast2GO, it was possible to find the annotation and classification of similar proteins. Only proteins equally found in all repetitions were considered in the main analysis. SignalP, WolfPSORT, TargetP, TMHMM and Predotar were used to predict the subcellular location, both from ESTs and blasted proteins, and only the proteins predicted to be secreted in two or more programs were considered as cell wall proteins. Altogether, 157 different SAS related to sugarcane cell wall were found. Among these, 101 different cell wall proteins were characterized from eight functional classes. The method based on vacuum infiltration seems to be the most efficient one, since it had almost half, 48,84% of the proteins predicted to be secreted, which is a good percentage when comparing to other studies. From secreted proteins most of them were related to lipid metabolism, as lipid-transfer proteins, oxido-reductases, such as peroxidases, cell wall modifying enzymes, like glycoside-hydrolases, proteases, proteins with interacting domains, signaling proteins and several others. Results are in agreement with the expected role of the extracellular matrix in polysaccharide metabolism and signaling phenomena. Therefore, this work provided valuable information about sugarcane cell wall that can lead to future studies to enhance cellulosic ethanol production. / Este estudo fornece informação para auxiliar o uso da parede celular vegetal, a partir do bagaço de cana, para a produção de etanol celulósico. Com isso, as proteínas da parede celular de folhas, colmos e células em suspensão foram identificadas. Para isso, foram utilizados diferentes protocolos. Utilizando folhas e colmos de cana-de-açúcar de dois meses de idade, as extracções foram realizadas por meio de método destrutivo, com base na trituração dos tecidos, submetendo-os a gradiente crescente de sacarose e centrifugação, sendo a parede da célula extraída e depois isolada por lavagem sobre uma rede de nylon. Depois disso, as proteínas de parede celular foram extraídas utilizando dois sais, 0,2 M de CaCl2 e 2 M de LiCl. Para células em suspensão, um protocolo semelhante foi utilizado, contendo, no entanto, um passo anterior de separação da parede celular por meio de maceração e precipitação em glicerol 15%. Usando colmos da mesma idade, dois meses, um protocolo não destrutivo foi testado com base na infiltração a vácuo dos tecidos nos mesmos sais já descritos, 0,2 M de CaCl2 e 2 M de LiCl, e posterior centrifugação. Duas repetições foram usadas nos experimentos com plantas de dois meses de idade, e três, no caso de células em suspensão. As amostras complexas foram digeridas, fracionadas e seqüenciadas por espectrometria de massas, utilizando o equipamento SYNAPT G2HDMS acoplado ao cromatógrafo nanoACQUITY, ambos da Waters. Os peptídeos foram processadas utilizando ProteinLynx 2,5 comparando com a base de dados de ESTs traduzidos da cana. Utilizando programas de bioinformática, como Blast2GO, foi possível encontrar a anotação e classificação de proteínas semelhantes. Apenas proteínas igualmente encontradas em todas as repetições foram consideradas na análise principal. SignalP, WolfPSORT, TargetP, TMHMM e Predotar foram softwares utilizados para prever a localização subcelular, tanto para ESTs como proteínas, e apenas as proteínas preditas para serem secretadas por dois ou mais programas foram consideradas como proteínas de parede celular. Ao todo, 157 SAS diferentes relacionados à parede celular da cana foram encontrados. Dentre eles, 101 diferentes proteínas de parede foram caracterizadas em oito classes funcionais. O método baseado na infiltração a vácuo mostrou-se o mais eficiente, uma vez que apresentou quase metade, 48,84%, das proteínas preditas para serem secretadas, o que é um bom valor quando comparado com outros estudos. A maioria das proteínas secretadas estava relacionada com o metabolismo lipídico, como proteínas de transporte de lípidos, oxido-redutases, tais como peroxidases, enzimas modificadoras da parede, como as glicosil-hidrolases, proteases, proteínas com domínios de interação, proteínas sinalizadoras, entre outras. Os resultados estão de acordo com o papel que se espera da matriz extracelular no metabolismo de polissacarídeos e fenômenos de sinalização. Portanto, este trabalho forneceu informações valiosas sobre a parede celular da cana, tornando possível a utilização desses dados em futuros estudos para otimizar a produção de etanol celulósico.