Orientador: Ricardo Sadir / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-17T00:57:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_IracemadeOliveira_M.pdf: 1764487 bytes, checksum: b2f4193710070d888a44867b97e23de5 (MD5) Previous issue date: 1973 / Resumo: Foi pesquisada a produção de um inseticida bacteriano ,complexo esporo-cristal,letal a insetos da ordem Lepidoptera que acarretam os maiores danos e perdas à matéria-prima da Indústria de Alimentos. Treze meios de culturas e duas linhagens de Bacillus thuringiensis foram testados. Melhores rendimentos foram obtidos com Bacillus thuringiensis NCIB 9207,em meios de cultura contendo glucose como fonte de carbono. Concentrações, crescentes de glucose favoreceram o acréscimo no teor de proteína.A velocidade de crescimento bacteriano foi acelerada com até 6g de glucose por litro de meio de cultura; concentrações superiores foram inibitórias. No fermentador, Mini Ferm, foram obtidas as melhores condições de trabalho, ? = 0,425 h-1 e td=l,63 h (velocidade específica de crescimento e tempo de geração, respectivamente). A fermentação foi completada em menos de 24 h, enquanto que em frascos agitados demorou no mínimo 48h, acarretando uma produtividade superior no fermentador. A taxa de Oxigênio Dissolvido, bem como a variação de pH, foram importantes parâmetros, para estabelecer as fases de crescimento do Bacillus thuringiensis. O bioteste efetuado com Plodia interpunetella,(Lepidoptera Phycitidae), demonstrou a potência e eficácia do complexo esporo-cristal obtido, tendo sido determinada a concentração letal para -50% de mortalidade, CL50= 0,725% (grama de inseticida por grama de alimento) / Abstract: The best conditions for mass propagation of bacteria which are pathogenic for insects were investigated. Thirteen culture media and two strains of Bacillus thuringiensis were tested. Protein concentration of the spore-crystal complex was a function of glucose concentration in the culture medium. Maximum yield was obtained with 6 g of glucose per liter of culture medium. In the bench fermentor the specific growth rate, ?= 0,425 h-1, and the generation time, td=1,63h were determined. Oxigen Dissolved rate and pH were found to be important parameters, to stablish growth and production phases. The biological assay with Lepidoptera, has demonstrated the virulence of the spore-crystal complex obtained. The lethal concentration for 50% mortality LC50 was found to be 0,725% gram of insecticide per gram of food stratum / Mestrado / Mestre em Ciências e Tecnologia de Alimentos

Orientador: Chin Shu Chen / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-17T00:55:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_IracemadeOliveira_D.pdf: 2784035 bytes, checksum: b5eb5dfb13775f1c3e2457fa4c467a95 (MD5) Previous issue date: 1976 / Resumo: Foi estudada a produção de Inseticida Bacteriano (complexo espora-cristal protéico), por fermentação submersa,usando Bacillus thuringiensis em substratos economicamente viáveis e em disponibilidade em nosso País. Os estudos iniciais foram realizados em agitador rotatório com temperatura controlada (30°C+-2°C), usando-se frascos de 5.00 ml com 100 ml de meio de cultura, agitados a 200 rpm. Melaço em pó e água de maceração de milho foram os substratos testados, sendo que em agitador o rendimento em biomassa foi crescente com o teor de água de maceração de milho no intervalo de 20 g/l a 100 g/l. (para 100g/l de água de maceração de milho, obteve-se 5,35 g/lde biomassa seca); no Mini Fermentador a 420 rpm, 30,°C+- 2°C e 0,8VVM o maior rendimento (5,35 g/l) se obteve para o meio de cultura com 10 g/l de melaço e 25 g/l de água de maceração de milho. Durante a fermentação foi registrada a variação de pH, e estudada a cinética de consumo de açúcar (como glicose). Para padronização do produto, este foi separado do mosto fermentado, suspenso em inertes e seco. Foi analisado quanto ao teor- de ácido dipicolínico para estimar o número de esporos viáveis. Para verificar a eficiência em controle de Lepidoptera - Pieridae foi aplicado bioensaio em Ascia monuste orseis (Latreille 1819),com excelente resultado / Abstract: The production of bacterial insecticide (spore - crystal complex) was studied by submerged fermentation, employing Bacillus thuringiensis in substrates viable economically and available in our country. Initial experiments were carried out in a rotary shaker at controlled temperature, (30°C +-2°C) using 500ml flasks containing 100 ml of culture medium and shakes at 200 rpm. Powdered molasses and corn steep liquor were the substrates employed, the yield of biomass showing an increase when - increasing the amounts of corn steep liquor from 20 g/l to 100 g/l. With 100 g/l of the liquor 5,35 g/l of dry biomass was obtained. In a Mini Fermentor at 420 rpm, 30°C +-2°C and 0,8 VVM maximum yield (5,33 g/l) was obtained when using culture medium with 10 g/l of molasses and 25 g/l, of corn steep liquor. Variations of pH were noted during the fermentation are kinetics of sugar consumption (as glucose) were studied. To standardize the product, it was separated from the fermented medium, suspended in a solid carrier and dried. The product was analysed for its content of dipicolinic acid to estimate the viable spore number. In order to verify the efficiency in lepidoptera - Pieridae control, the bioassay using Ascia ffionuste orseis (Latreille 1819) was employed with excellent results. / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador : Maria Helena Andrade Santana / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-02T08:45:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hasan_SalahDinMahmud_D.pdf: 5686168 bytes, checksum: 0cbd2d887d53ee7fd2b651162ff8826a (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Neste trabalho, estudou-se a produção, recuperação e caracterização de proteínas alergênicas da biomassa de Drechslera (Helminthosporium) monoceras cultivada em meio sólido, com vistas à obtenção de extrato alergênico fúngico para aplicação em diagnóstico de doenças alérgicas. Para a produção, foram usados biorreatores aerados de leito fixo do tipo colunas de Raimbault, sendo testados como substratos o bagaço de cana de açúcar e os farelos de trigo e milho. A otimização das variáveis do processo fermentativo foi feita através de planejamento estatístico de experimentos e análise de superfície de resposta, sendo os melhores resultados de produtividade obtidos com valores iniciais de pH 9,5 e umidade de 45,8%. As condições mais adequadas para o cultivo em estado sólido de D. monoceras foram com o uso de farelo de trigo como substrato com tamanho de partícula de 0,59 mm; concentração de inóculo de 0,4 mg/mL, vazão de ar de 2,0 L/h/coluna e 25°C. A cinética da produção de biomassa foi estudada nas condições otimizadas do processo. O extrato bruto foi obtido por extração das proteínas do meio fermentado usando água como solvente. A recuperação dessas proteínas foi feita mediante precipitação por solventes orgânicos e sulfato de amônio, seguida da remoção de sais e polifenóis, para a obtenção de extrato com potencial alergênico. A caracterização do extrato com potencial alergênico foi feita mediante eletroforese SDS-PAGE, IEF, cromatografia de permeação em gel e testes in vivo ("prick-test") e in vitro ("Dot-blotting" e "Immunoblotting") para a avaliação da alergenicidade das proteínas. Foram identificadas 12 proteínas nos extratos com potencial alergênico, entre 14 e 156 kDa. Nos testes cutâneos, feitos em pacientes com sintomas de alergia respiratória, foram observadas positividades em 24% dos casos, para formação de pápulas maiores que 4 mm de diâmetro. Nas análises de "Immunoblotting", seis proteínas apresentaram reatividade mais intensa, podendo ser consideradas alergênicas as de 155,9; 104,2; 44,2; 35,7; 27,8 e 14,3 kDa / Abstract: The purpose of this work was the production, recovery and characterization of allergenic proteins of Drechslera (Helminthosporium) monoceras biomass; cultivated by solid-state fermentation, for the obtainment of standardized mould allergenic extract, applicable to diagnosis of allergy diseases. Bioreactors based on Raimbault-type aerated fixed bed columns were used for solid-state fermentation, and sugar cane bagasse, wheat and maize bran were tested as substrate. The most important variables of solid fermentation were optimized by statistical experimental design and by surface response analysis, and the best results, in terms of productivity, were obtained at pH 9.5 and 45.8% moisture. The solid state fermentation conditions were determined for wheat bran used as substrate (with 0.59 mm dimension); 0.4 mg/mL of inoculum; 2.0 Uh of air and 25°C. The kinetic of biomass growth was determined under the optimized conditions of the process. Water was used as solvent for the obtainment of the crude extracts. Potentially allergenic extracts were obtained by protein precipitation from the crude extracts by the use of organic solvents and ammonium sulfate, followed by salt and polyphenols removal. Characterization of potentially allergenic extracts was done by SDS-PAGE electrophoresis, isoeletric focusing, gel permeation chromatography and by cutaneous "prick-tests", dot-blotting and immunoblotting analysis for the allergenic evaluation of extracts. Twelve proteins were identified from the potentially allergenic extracts, in the range of low and high molecular mass, between 14 and 156 kDa. From cutaneous tests, 24% of the patients with respiratory allergy symptoms showed positive reactions. The immunoblotting assays revealed six proteins with allergenic activity due to their stronger reactivity, with the following molecular masses: 155.9; 104.2; 44.2; 35.7; 27.8 and 14.3 kDa / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Francisco Maugeri Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-18T04:29:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Curralero_IsabelCristinaBaddini_M.pdf: 4433878 bytes, checksum: 48fdad6d2e18843264780ad57ae74e38 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: A produção de dextrana de baixo peso molecular através da reação enzimática com dextrana-sacarase bruta de Leuconostoc mesenteroides NRRL B-512 F foi estudada, utilizando várias concentrações de sacarose e maltose como aceptor. Na ausência de maltose, o aumento da concentração de sacarose levou à formação de polissacarideos de baixo peso molecular, além da dextrana nativa. O produto de reação nestes casos é bastante heterogêneo, havendo ainda redução do rendimento de dextranas totais com o aumento da concentração inicial de sacarose. Com a utilização de maltose foi detectado um aumento na produção das dextranas de baixo peso molecular, proporcional ao aumento do coeficiente R ([maltose]/[sacarose]) e da concentração de sacarose, com rendimentos em dextranas totais superiores àqueles obtidos na ausência de maltose. O melhor resultado foi obtido com concentração de sacarose de 300 g/l e de maltose de 6 g/l (R = 0,02). O rendimento alcançado foi de 77% em dextranas totais, com 86% destas correspondendo a uma espécie com peso molecular médio em torno de 4.000 daltons. / Abstract: The production of low molecular weight dextran during enzimatic reaction with raw dextransucrase from Leuconostoc mesenteroides NRRL B-512 F in different concentrations of sucrose and maltose as acceptor was studied. In the absence of maltose, the increase of sucrose concentration resulted both low molecular weight polysaccharide and native dextran formation. The product was very heterogeneous and with the increase of sucrose concentration, the yields of total dextrans decreased. Using maltose as acceptor, it was observed an increase in the production of low molecular weight dextran, proportionally to the increase of the R ratio ([maltose]/[sucrose]) and sucrose concentration. The yields of total dextrans was higher than that obtained in the absence of maltose. The best result was obtained with a sucrose concentration of 300 g/l and 6 g/l of maltose (R = 0,02). The dextran yield was 77%, with 86% of the product misture corresponding to a low molecular weight dextran with an average molecular weight near to 4.000 daltons. / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-30T19:41:54Z No. of bitstreams: 1 TeseFMC.pdf: 10316673 bytes, checksum: f573f766bc0883a633c51238239a4856 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-10T14:35:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseFMC.pdf: 10316673 bytes, checksum: f573f766bc0883a633c51238239a4856 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-10T14:35:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseFMC.pdf: 10316673 bytes, checksum: f573f766bc0883a633c51238239a4856 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-10T14:35:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseFMC.pdf: 10316673 bytes, checksum: f573f766bc0883a633c51238239a4856 (MD5) Previous issue date: 2015-03-05 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / The second generation ethanol (2G) production from sugarcane bagasse is a promising strategy to increase ethanol production per hectare. The 2G ethanol production comprises the steps of biomass pretreatment, hydrolysis of lignocellulose polymers into simple sugars, fermentation and purification. Aiming to reduce 2G ethanol production costs, the development of more efficient bioprocesses for the production of cellulase with high specificity to lignocellulose hydrolysis is needed. Therefore, the goal of this work was finding the cultivation condition more favorable to the production of enzymatic cocktails with higher performance on sugarcane bagasse hydrolysis and 2G ethanol production. In order to achieve this, the implementation of strategies to improve the bioprocess for cellulase production by Aspergillus niger in a stirred tank bioreactor was carried out. The enzymatic production under a new fermentation method, referred to as sequential fermentation (FSeq), was compared to the conventional submerged fermentation method in both shake flasks and stirred tank bioreactor. Experiments were performed to evaluate the effect of the fermentation method, agitation speed, pH control, sugarcane bagasse pretreatment and particle size, and impeller type on enzyme production using sugarcane bagasse as substrate. The highest enzymes production in cultivations using Rushton turbine impeller were 1,599 and 4,212 IU.L-1 for endoglucanase and xylanase, respectively, in cultivations under the new FSeq method, using steam explosion pretreated sugarcane bagasse of particle sizes smaller than 0.5 mm, agitation speed of 700 rpm, aeration of 0,5 vvm and pH 5.0. Cultivations carried out using the Elephant ear up-pumping flow impeller allowed higher enzymes production of 2,712 and 5,837 IU.L-1 for endoglucanase and xylanase, respectively. Given the superior performance of FSeq method in comparison to the FSm method, the decision was made to evaluate the FSeq method in cultivations employing different Aspergillus sp strains and with different lignocellulosic substrates, such as wheat bran, soybean meal, and mixtures of wheat bran and sugarcane bagasse, in shake flasks cultivations. Besides the steam-explosion pretreatment of the sugarcane biomass, which had shown to be favorable to endoglucanase production, the liquid hot water pretreatment was also evaluated, which was found to be favorable to xylanase induction. The enzymatic cocktails produced were employed on sugarcane bagasse hydrolysis, combined with a commercial enzyme, and the extracts produced under the FSeq method resulted in a percentual hydrolysis gain about 10% higher than FSm cocktails. Moreover, the 2G ethanol production from sugarcane bagasse hydrolysates by FSeq cocktails were up to 7% more efficient than the ethanol production using FSm sugarcane bagasse hydrolysates. The results obtained here validate the new sequential fermentation method as a promising strategy for the production of enzymatic cocktails with higher enzymatic activities as well as with higher performance on sugarcane bagasse hydrolysis and 2G ethanol production in comparison to the FSm method. The findings concerning the effects of different operational variables and cultivation methods on (hemi)cellulolytic enzymes production in a stirred tank bioreactor will contribute to the development of three-phasic cultivation systems employing different types of lignocellulosic biomass in bioreactors. / A produção de etanol de segunda geração (2G) a partir do bagaço de cana-de-açúcar é uma estratégia promissora para aumentar a produção de etanol sem necessidade do aumento da área de plantio de cana. A produção do etanol 2G compreende as etapas de pré-tratamento do material lignocelulósico, hidrólise dos polímeros constituintes da lignocelulose à açúcares simples, fermentação alcoólica e purificação. Em busca da redução de custos no processo de produção de etanol 2G, há a demanda de desenvolvimento de bioprocessos mais eficientes para a produção de celulases e de coquetéis enzimáticos com maior atividade específica na hidrólise de materiais lignocelulósicos. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi realizar a seleção das condições de cultivo mais favoráveis à produção de complexos enzimáticos com altos títulos enzimáticos e melhor desempenho na hidrólise de bagaço de cana-de-açúcar para a produção de etanol 2G. Para tal, a implementação de estratégias de melhoria do bioprocesso de produção de celulases por Aspergillus niger em biorreator tipo tanque agitado foi realizada. A produção enzimática por um novo método de cultivo, denominado fermentação sequencial (FSeq), foi comparada com a do método de cultivo submerso convencional (FSm) em cultivos em frascos agitados e em biorreatores tipo tanque agitado e aerado. Cultivos foram realizados para avaliação do efeito do método de cultivo, frequência de agitação, controle de pH, prétratamento do bagaço de cana e de seu tamanho de partícula e do tipo de impelidor utilizado na produção enzimática utilizando bagaço de cana como substrato indutor. A maior produção enzimática foi de 1.599 e 4.212 UI.L-1 de endoglucanase e xilanase, respectivamente, obtida em cultivos conduzidos com impelidor turbina de Rushton pelo método FSeq, utilizando bagaço de cana pré-tratado por explosão a vapor de tamanho de partículas menores que 0,5 mm, frequência de agitação de 700 rpm, aeração de 0,5 vvm e pH fixo em 5,0. Cultivos empregando um impelidor tipo orelha de elefante com escoamento ascendente resultaram em produções enzimáticas ainda mais altas, de 2.712 e 5.837 UI.L-1 de endoglucanase e xilanase, respectivamente. Dados os resultados superiores obtidos em cultivos conduzidos pelo novo método FSeq, foi decidido avaliar o método de cultivo FSeq utilizando diferentes linhagens de Aspergillus sp e também em cultivos utilizando diferentes materiais lignocelulósicos como substrato indutor, como farelo de trigo, farelo de soja, e combinações entre farelo de trigo e bagaço de cana-de-açúcar, em frascos agitados. Além do método de pré-tratamento por explosão a vapor, o qual se mostrou vantajoso para a produção de endoglucanases, o prétratamento hidrotérmico também foi avaliado na produção enzimática pelo método FSeq, o qual se mostrou vantajoso para a indução de xilanases. Os coquetéis enzimáticos produzidos foram aplicados na hidrólise de bagaço de cana-de-açúcar, em combinação com um coquetel enzimático comercial, e um melhor desempenho de hidrólise foi obtido com os coquetéis produzidos pelo novo método de fermentação FSeq em comparação com os produzidos por FSm, representando ganhos percentuais de hidrólise de até 10%. Além disso, a produção de etanol 2G a partir de bagaço de cana-de-açúcar hidrolisado com coquetéis enzimáticos produzidos por FSeq resultou em eficiência até 7% maior do que a produção de etanol a partir do bagaço hidrolisado por coquetéis produzidos por FSm. Os resultados obtidos validam que o novo método de fermentação sequencial favorece a produção de coquetéis enzimáticos não somente com maiores atividades enzimáticas, mas também com melhor desempenho no processo de produção de etanol 2G a partir de bagaço de cana-de-açúcar. Os resultados relacionados aos efeitos das variáveis operacionais e do método de cultivo na produção enzimática devem contribuir para o desenvolvimento de sistemas de cultivos trifásicos empregando diferentes tipos de materiais lignocelulósicos em biorreatores.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DoutRMRGA.pdf: 2980067 bytes, checksum: 99b0c61acbd88a69a219fe18747afa23 (MD5) Previous issue date: 2003-10-02 / Universidade Federal de Minas Gerais / Clavulanic acid (CA), a beta-lactam antibiotic, has been known for its commercial and therapeutic importance. This antibiotic is produced by an actinomicete, Streptomyces clavuligerus, and has a combined use with penicillins, acting as inhibitor of beta-lactamase enzymes. Due this importance, some studies on clavulanic acid production has been developed at DEQ-UFSCar. As a natural consequence of these studies and the global knowledge of this process it was necessary to develop a work studying clavulanic acid purification. The adsorption process was chosen to be studied as the process of clavulanic acid recovery and purification. In the present work a continuous adsorption process for clavulanic acid purification was proposed. This process utilized two stirred tanks (CSTR) with recycle of the adsorbent material. The adsorbent chosen to this process was the ion exchange resin Amberlite IRA 400 in the chloride cycle. First, it was necessary to study the adsorption and desorption kinetics and the clavulanic acid equilibrium isotherms in that resin to investigate the influence of temperature, pH and clavulanic acid initial concentration. The degradation rate of clavulanic acid in basic and acidic solutions is very high; high temperatures also increase the degradation rate. Consequently, studies on clavulanic acid degradation were carried out in the same temperature and pH conditions of the kinetics studies. A mathematical model was proposed to describe the adsorption and desorption processes and the kinetics and transport parameters were determined. The continuous process was also mathematically modeled to obtain preliminary data to carry out the clavulanic acid continuous experiments. The parameters utilized in the continuous adsorption process were optimized by response surface analysis to maximize yield and concentration and purification factors. Experiments of the continuous adsorption process were carried out in some different conditions. The continuous process like proposed was operationally viable, but the concentration and purification factors obtained were lesser than those obtained in fixedbed experiments. / O ácido clavulânico (AC), um antibiótico beta-lactâmico, vem se destacando por sua importância terapêutica e comercial. Esse antibiótico é produzido por um actinomiceto, Streptomyces clavuligerus, e tem seu uso combinado com penicilinas, agindo como inibidor das enzimas beta-lactamases. Devido a esta importância, alguns trabalhos sobre o estudo da produção de ácido clavulânico vêm sendo desenvolvidos no DEQ-UFSCar. Como seqüência natural desses trabalhos, tornou-se necessário o desenvolvimento de um trabalho sobre purificação de ácido clavulânico. Dentre os processos de recuperação de antibióticos destaca-se o processo de adsorção. No presente trabalho foi proposto o estudo do processo contínuo de purificação de ácido clavulânico por adsorção, utilizando para tal dois reatores de mistura (CSTR) com reciclo de resina. O adsorvente escolhido para esse processo foi a resina de troca iônica Amberlite IRA 400 no ciclo cloreto. Inicialmente foi necessário fazer um estudo cinético de adsorção e dessorção e das isotermas de equilíbrio do AC nessa resina, investigando a influência de fatores como concentração inicial de AC, temperatura e pH. A velocidade de degradação do ácido clavulânico é bastante alta principalmente em regiões básicas e ácidas; temperaturas altas também aumentam a velocidade de degradação deste composto. Portanto, foi necessária a realização de um estudo de degradação nas condições de temperatura e pH utilizadas no estudo cinético de adsorção. O processo de adsorção e dessorção em batelada pôde ser simulado através de um modelo matemático, obtendo-se os parâmetros cinéticos e de transporte envolvidos na adsorção. Uma modelagem matemática para o processo contínuo também foi proposta visando a obtenção de dados preliminares para realização de experimentos contínuos de adsorção de AC. Os parâmetros utilizados no processo contínuo foram otimizados através da análise por superfície de resposta de forma a maximizar o rendimento e os fatores de concentração e purificação. Os ensaios do processo de adsorção contínua foram realizados. Esse processo mostrou-se operacionalmente viável apesar de se obter fatores de concentração e purificação menores que aqueles obtidos no processo em leito fixo.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4271.pdf: 2061359 bytes, checksum: d5d5be0fbad8f579e2af6eb9e9cc446e (MD5) Previous issue date: 2012-02-28 / Universidade Federal de Sao Carlos / Endoxylanase, an important industrial enzyme, cleaves ß-1,4-xylanosidic bounds in xylan chains, main plant hemicellulose component. Xylan can be explored to produce many products, among them xylo-oligosaccharides, XOS, made of xylose monomers (2 to 7 units). XOS are considered to be prebiotic ingredients and can improve human s health. XOS are produced by xylan hydrolysis, and enzymatic hydrolysis is considered to be the most advisable to reach better product with less environmental prejudice. Beechwood and sugarcane bagasse were used in this work to produce XOS. Pretreatments explored to solubilize xylan from lignocellulosic material were autohydrolisis with microwave application, organosolv without catalyst and alkaline NaOH pretreatment. Organosolv-ethanol pretreatment was able to extract circa 45% of xylan in oligomeric form, when using 180°C, 60 min and 50% etanol (v/v). Alkaline pretreatment extracted 53% of xylan from biomass. Two xylanases were considered to be applicable for XOS production over enzymatic hydrolysis, the commercial NOVOZYES NS 22036 and a xylanase from B.subtilis. there was low production of monomers after enzymatic hydrolysis. Commercial enzymes produced by NOVOZYMES NS 50014 nand NS 22036 were immobilized onto glyoxyl-agarose gels 10 BCL and 6 BCL by multipoint covalent immobilization technique. Chemical amination using ethilendiamine was applied to introduce amine groups on the enzyme surface, which caused enzymatic inactivation These procedures could improve enzymatic stability of endoxylanases, in 40 times for the NS 50014, with a τ½ of 30 h and in 120 times for the NS 22036, with τ½ of 24 hours, at 70°C. It is demonstrated in this work, that the enzymatic hydrolysis using immobilized and stabilized endoxylanases of substrates extracted from pretreated lignocellulosic material is possible in order to produce XOS. / A endo-xilanase; cuja função é romper ligações ß-1,4-xilanosídicas de cadeias de xilana, principal componente da hemicelulose de plantas; é uma importante enzima industrial. A partir da xilana nobres produtos podem ser obtidos, dentre eles os xilooligossacarídeos (XOS), cadeias curtas formadas por unidades de xilose (2 a 7 unidades). Os XOS são reconhecidos por trazerem benefícios à saúde e são considerados ingredientes prebióticos. A obtenção de XOS se dá pela hidrólise da xilana, ácida ou enzimática. O processo enzimático é mais adequado sob ponto de vista ambiental e pela melhor qualidade do produto gerado. Neste trabalho, cujo objetivo foi obter XOS hidrolisados a partir de material lignocelulósico com uso de endo-xilanase imobilizada, foram utilizadas biomassa de pó de serra de madeira de faia (madeira dura) e de bagaço de cana de açúcar. Estudou-se os pré-tratamentos hidrotérmico com uso de micro-ondas, organossolve-etanol sem catalisador e extração alcalina com NaOH. Com os processos organossolve realizados em bagaço de cana de açúcar e em biomassa de faia pôde-se recuperar, na forma de xilana solúvel, 43% e 45% das matérias primas, respectivamente, quando se aplicaram as condições de processo de 60 min, 50% de etanol (v/ v) e 170°C ou 180°C. Semelhantemente eficiente, o tratamento de bagaço de cana de açúcar com NaOH 4% a 121°C por 60 min resultou em uma extração de 53%. Ensaios de análise de três xilanases comerciais e uma xilanase sintetizada por B.subtilis indicaram que a última, e as xilanases NOVOZYMES NS 50014 e NS 22036 produziram preferencialmente XOS e produziram xilose em concentrações reduzidas. Através da técnica por imobilização multipontual, imobilizaram-se enzimas comerciais NS 50014 e NS 22036 em agarose-glioxil 10 BCL e 6BCL, respectivamente. A transformação química dessas proteínas através de reação de aminação com EDA; introduzindo-se grupos amino adicionais nas xilanases; foi aplicada e com ela a estabilidade térmica das enzimas foi possibilitada, apesar de ter causado perda de sua atividade catalítica. A xilanase NS 50014 aminada e imobilizada em agarose-glioxil atingiu um fator de estabilidade de 40 vezes em relação à enzima solúvel diluída, com τ½ de 30 horas a 70°C, enquanto que a NS 22036 120 vezes, com τ½ de 24 horas na mesma temperatura. Verificou-se, portanto, que é possível se produzir XOS a partir de xilana extraída de materiais lignocelulósicos com enzima imobilizada, pois a hidrólise de xilana de pó de serra de faia tratado com processo organosolv foi hidrolisada pelo derivado de xilanase NS 50014 e analogamente, o derivado da xilanase NS 22036 foi utilizado na hidrólise de xilana de bagaço de cana de açúcar extraído com tratamento alcalino. Em ambos os casos, produziu-se XOS em grandes concentrações e xilose em pouca quantidade.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4554.pdf: 4658778 bytes, checksum: a608d01fcdb1e79173d09812b9f9e88a (MD5) Previous issue date: 2011-09-21 / Universidade Federal de Sao Carlos / This study addresses the production, isolation and identification of the substance present in culture broth of Streptomyces carpaticus which showed high biological activity against human tumor cell lines HL-60 (promyelocytic leukemia), MDA-MB 435 (breast carcinoma ), HCT-8 (colon carcinoma), SF-295 (glioblastoma). Cultures of Streptomyces carpaticus in culture medium DSMZ 65 were performed in shake flasks. Initial bioassays of the culture broth extracts showed antiproliferative activity close to 100% inhibition against the tumor cell lines. In order to obtain greater volume of culture medium to isolate the compound of interest, bioreactor cultivations were performed in bioreactor with 12 L working volume. After microfiltration and ultrafiltration of the culture broth through a 0.22- micron and 3 kDa membrane filter, the retentate was then subjected to partitioning using different organic solvents (ethyl acetate and n-buthanol). The fractionation of the extracts was bioguided based on the bioassay results and on HPLC-DAD-MS analysis. The fractionations led to the isolation and identification of the cyclodepsipeptide Valinomycin as responsible for cytotoxic activity. In addition, the results showed the strain as isopalmitic acid producer. Values of inhibition concentration (IC50) obtained for the compound isolated from the broth, against various tumor cell lines, presented low values ranging between 2 and 10 ng.mL-1. The use of bench scale bioreactor, bioguided fractionation and mass spectrometry proved to be fundamental to the development of this study, because it was evidenced that the discovered compound responsible for the antiproliferative activity is produced at very low concentrations. The use of HPLC-DADMS/ MS by selective ion monitoring was able to propose a methodology to estimate Valinomycin production in four different culture media tested, an important result for future studies regarding the development of the production and purification process of Valinomycin by S. carpaticus. / A presente tese teve como objetivo principal produzir, isolar e identificar substância presente em caldo de cultivo de Streptomyces carpaticus que apresentou alta atividade biológica contra as linhagens de células tumorais HL-60 (Leucemia promielocítica humana), MDA-MB 435 (Carcinoma de mama humano), HCT-8 (Carcinoma de cólon humano), SF-295 (Glioblastoma humano). Inicialmente foram realizados cultivos de Streptomyces carpaticus em mesa incubadora rotativa em meio de cultura DSMZ 65. Ensaios iniciais de extratos do caldo de cultivo apresentaram atividade antiproliferativa próximas de 100% de inibição frente às linhagens de células tumorais. Com o propósito de se obter maior volume de caldo de cultivo para isolamento do composto de interesse, foram realizados cultivos em biorreator de bancada com 12 L de volume útil. Ao final do cultivo o caldo foi microfiltrado e ultrafiltrado em membranas de 0,22 μm e 3 kDa, o retido foi submetido a partições utilizando diferentes solventes orgânicos (acetato de etila e n-butanol). Os fracionamentos dos extratos foram bioguiados com base nos resultados dos bioensaios e de análises por cromatografia líquida de alta eficiência acoplada à espectrometria de massas (HPLCDAD- MS). Os fracionamentos conduziram ao isolamento e identificação do ciclododecadepsipeptídeo Valinomicina como responsável pela atividade citotóxica, além de evidenciar a linhagem como produtora de ácido isopalmítico. Valores de concentração de inibição (IC50) obtidos para o composto isolado do caldo, frente às diferentes linhagens de células tumorais apresentaram baixas concentrações entre 2 e 10 ng.mL-1. O uso de biorreatores de bancada, o fracionamento bioguiado e o uso da técnica de espectrometria de massas se revelaram de fundamental importância para o desenvolvimento da pesquisa uma vez que, após descoberto o correspondente composto responsável pela atividade antiproliferativa relatada, foi evidenciado que este é produzido em concentrações muito baixas pela linhagem estudada. A utilização de cromatografia líquida de alta eficiência acoplada à espectrometria de massas por monitoramento seletivo de íons permitiu a obtenção de uma metodologia de estimativa de produção em quatro diferentes meios de cultura testados, resultado de grande importância para estudos futuros no que se refere ao desenvolvimento do processo de produção e purificação do composto Valinomicina por S. carpaticus.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3555.pdf: 1699743 bytes, checksum: 904682132e92da8e0f2a959f695b6bfe (MD5) Previous issue date: 2011-03-01 / Universidade Federal de Minas Gerais / The cephamycin C (CefC) is a beta-lactam antibiotic produced from submerged and aerated cultures of Streptomyces clavuligerus. Acts as inhibitor of cell wall formation of Gram-negative bacteria and is resistant to the hydrolytic action of betalactamases enzymes. The literature presents few scientific results published regarding the purification of CefC, and the information is restricted to international patents. The first results regarding the production and purification of CefC are being released by the research group in Biochemical Engineering from the DEQ/UFSCar, in national and international conferences. Thus, given the importance of CefC, indispensable researches are needed particularly regarding the process of extraction and purification. In this work kinetics and equilibrium mathematical models were proposed to the adsorption of CefC on StreamLine QX-L ion exchange resin. Through experimental batch assays, the effects of pH (2.8, 4.7 and 6.8) and temperature (13°C, 20°C and 30°C) were studied, analyzing the intrinsic parameters calculated by nonlinear regression. The CARE model was adopted for continuous process and material balances were performed at each control surface. These balance equations were generated considering the models proposed in the batch tests. The general objective of this work is the simulation and optimization of the continuous process, applied to CefC. The simulations were carried both in transient and permanent modes. Steady state was optimized on performance parameters concentration factor (CF), purification factor (PF), efficiency (η) and productivity (σ), taking the system flows as independent variables. The numeric method adopted was the Sequential Quadratic Programing (SQP). It was found that the StreamLine QX-L resin adsorbs CefC around 0.25 mg/g, although higher values can be achieved with higher initial concentrations at pH 4.7. The best condition found was at pH 6.8 at 30°C, since it provides a reasonable maximum adsorption capacity without substantial affinity adsorbent-adsorbate loss. The batch models proposed agree with the tendency observed experimentally and the continuous process was simulated and optimized in the best condition. The calculations showed that it is possible to concentrate the CefC and operate the system in high yields, although these events do not occur concurrently. / A cefamicina C (CefC) é um antibiótico beta-lactâmico produzido a partir de cultivos submersos e aerados de Streptomyces clavuligerus. Age como inibidor da formação da parede celular de bactérias Gram-negativas, além de ser resistente à ação hidrolítica de enzimas beta-lactamases. A literatura apresenta poucos resultados científicos publicados a respeito da purificação da CefC, sendo que as informações são restritas às patentes internacionais. Os primeiros resultados a respeito da produção e purificação da CefC estão sendo divulgados pelo grupo de pesquisa em Engenharia Bioquímica do DEQ/UFSCar, em congressos nacionais e internacionais. Sendo assim, devido à importância da CefC, entende-se que são imprescindíveis pesquisas referentes à obtenção deste antibiótico, particularmente a respeito do processo de extração e purificação. Neste trabalho foram propostos modelos matemáticos de cinética e equilíbrio da adsorção da CefC na resina de troca iônica StreamLine QX-L. Através de ensaios experimentais em batelada foi verificada a influência do pH (2,8; 4,7 e 6,8) e da temperatura (13°C, 20°C e 30°C) sobre o sistema, analisando os parâmetros intrínsecos calculados por regressão não-linear. O modelo CARE (Continuous Adsorption Recycle Extraction) de processo contínuo foi adotado e balanços de massa foram efetuados em cada fronteira pertinente. Tais equações de balanço foram geradas considerando os modelos propostos nos ensaios em batelada, sendo que o objetivo geral do trabalho é simular e otimizar o processo contínuo, aplicado à CefC. As simulações foram conduzidas tanto em regime transiente quanto no permanente. O estado estacionário foi otimizado nos parâmetros de desempenho fator de concentração (FC), fator de purificação (FP), rendimento (η) e produtividade (σ), tomando as vazões do sistema como variáveis independentes. O método numérico empregado foi a Programação Seqüencial Quadrática. Foi verificado que a resina StreamLine QX-L adsorve a CefC em torno de 0,25 mg/g, sendo que maiores valores podem ser alcançados com maiores concentrações iniciais em pH 4,7. A melhor condição encontrada foi em pH 6,8 à 30°C, pois forneceu uma capacidade máxima de adsorção razoável sem perda substancial de afinidade adsorventeadsorbato. Os modelos propostos em batelada concordaram com a tendência observada experimentalmente e o processo contínuo foi simulado e otimizado na melhor condição. Os cálculos mostraram que é possível concentrar a CefC e operar o sistema em altos rendimentos, embora esses fatos não ocorram concomitantemente.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6472.pdf: 2357652 bytes, checksum: b48a2e541ddf343b775996e49d4e7f1f (MD5) Previous issue date: 2014-03-31 / Financiadora de Estudos e Projetos / Cyclodextrins (CDs) are cyclic oligosaccharides that show the ability to encapsulate a large number of organic molecules at the molecular level. Thus, they have large application in pharmaceutical, food, and cosmetics industries. CDs may have different sizes; however the most common are formed by 6, 7, and 8 glucose units, called α, β and γ-CD, respectively. These compounds are produced from starch by hydrolysis catalyzed by cyclodextrin glycosyltransferase ( CGTase - EC 2.4.1.19 ) enzyme. CGTase is commonly produced from bacteria of the genus Bacillus and Klebsiella pneumoniae. Due to the commercial importance of this enzyme and of the microorganisms producing CGTase whose enzyme is capable to produce only one CD, this work aimed to evaluate the CGTase production by the bacterium Paenibacillus sp. F37. The experiments aimed to assess the potential for enzyme production by Paenibacillus sp. F37 strain and also the characterization and classification of the enzyme. Analysis of enzymatic activity was accomplished by cyclization activity of the supernatant of the culture medium, which was monitored by the production rate of β-CD at 50°C, pH 8.0 using a solution of dextrin as substrate. Initially it was evaluated the effect of the pH (6.0 to 10.0) over the microorganism growth into solid Horikoshi medium without starch. It was observed that the microorganism grew better at pH 8.0, being this pH adopted for assays using liquid Horikoshi medium without starch. In this step it was established the following conditions to the bacterium growth: 10h, 37oC, and agitation of 120 rpm in an incubator. The CGTase production step was performed into Horikoshi medium containing 1% (m/v) soluble starch (enzyme inducer), and pH and production time were evaluated. Under standard conditions (37oC, 120 rpm, 16h, and culture medium prepared in 0.1 M tris-HCl buffer pH 9.0) the volumetric activity from the culture medium achieved about 800 U/L, corresponding to a productivity of 50 U/L.h-1. The characterization of the crude enzyme showed that the CGTase from Paenibacillus sp. F37 strain has maximum cyclization activity around 50oC and pH 6.0. Under these conditions the enzyme showed to have a half-life time around 2 h. At the growth conditions (37oC, pH 9.0), the enzyme show to have a half-life time around 3h, being almost inactivated around 5h. Thus, the enzyme production in a medium where pH starts at 9.0 and is decreased to around 6.0 during the growth showed to be a good strategy to prevent denaturation of the enzyme. The CD production into batch reactor and their characterization by colorimetric and chromatographic methods allowed classifying the enzyme as a β-CGTase (ratio α-:β-:γ-CD of 0:1:0.26). At the CD-production conditions (50oC, pH 8.0, 50 g/L of dextrin, 1.6 U/g of dextrin, and 92 h) it was achieved β-CD productivity around 100 mg/L.h. These results showed that Paenibacillus sp. F37 strain is a promising microorganism for producing CGTase. / Ciclodextrinas (CDs) são oligossacarídeos cíclicos de grande importância comercial e que apresentam amplo emprego industrial nos setores farmacêutico, alimentício, de cosmético, dentre outros, por terem a capacidade de encapsulamento ao nível molecular de um grande número de moléculas orgânicas. CDs podem apresentar diversos tamanhos, sendo as que têm 6, 7 ou 8 unidades de glicose, denominadas α, β e γ-CD, respectivamente, são as mais conhecidas. Estas são obtidas a partir da hidrólise do amido pela ação da enzima ciclodextrina glicosiltransferase (CGTase EC 2.4.1.19). A CGTase geralmente é produzida por bactérias do gênero Bacillus e Klebsiella pneumoniae. Levando em consideração a importância comercial desta enzima e a busca por microrganismos produtores de CGTase que produzam predominantemente uma CD de interesse, esse trabalho buscou avaliar a produção de CGTase a partir de Paenibacillus sp. F37. Os experimentos tiveram como objetivo a avaliação do potencial de produção da enzima por esse microrganismo, bem como a caracterização e a classificação da enzima. A análise de atividade enzimática foi realizada pela atividade de ciclização do sobrenadante do meio de cultivo, que foi monitorada pela taxa de produção de β−CD a 50°C, pH 8,0, usando uma solução de dextrina como substrato. Avaliou-se inicialmente a influência do pH (6,0 a 10,0) no crescimento do microrganismo em meio Horikoshi sólido, sem amido. Observou-se melhor crescimento em pH 8,0, definindo-se esse valor para ensaios de crescimento em meio Horikoshi líquido, sem amido. Nessa etapa definiram-se as condições de crescimento como 10 h, 37ºC e agitação de 120 rpm em câmara incubadora. A etapa de produção da CGTase foi realizada em meio Horikoshi com amido solúvel 1%, m/v (indutor da enzima), avaliando-se pH e tempo de cultivo. Sob condições padronizadas (37ºC, 120 rpm, 16 h e meio de produção preparado em tampão tris-HCl 0,1 M, pH 9,0) atingiu-se uma atividade volumétrica no meio de produção da ordem de 800 U/L, correspondendo a uma produtividade de aproximadamente 50 U/L.h-1. A caracterização da enzima bruta mostrou que a CGTase de Paenibacillus sp. F37 apresenta atividade máxima de ciclização em 50ºC, pH 6,0. Nessas condições a enzima apresentou meia-vida aproximada de 2 h. Nas condições de cultivo (37ºC, pH 9,0), a enzima apresentou baixa estabilidade, com meia-vida em torno de 3 h, sendo praticamente inativada em 5 h. Por isso, produzir a enzima em meio cujo pH inicial é 9,0 e esse reduz-se ao longo do cultivo para em torno de 6,0, mostrou-se uma boa estratégia para prevenir a desnaturação da enzima. A produção de CDs em reator batelada e a sua caracterização colorimétrica e por CLAE permitiram a classificação da enzima como uma β-CGTase (razão α-:β-:γ-CD de 0:1:0,26). Nas condições de produção de CDs (50ºC, pH 8,0, 50 g/L de dextrina, 1,6 U/g de dextrina e 92 h) atingiu-se uma produtividade de β-CD da ordem de 100 mg/L.h. Os resultados indicam, portanto, que Paenibacillus sp. F37 é um microrganismo promissor na produção de CGTase.