Queratinases alcalinas apresentam um interessante potencial para utilização em processos de hidrólises de proteínas, particularmente na quebra de resíduos de queratina para obter produtos de melhor valor. Uma bactéria queratinolítica, previamente isolada do intestino de peixe Piaractus mesopotamicus da bacia Amazônica foi identificada como sendo Bacillus sp. P7. Esta linhagem foi capaz de degradar penas e farinha de penas durante cultivos submersos, com a concomitante produção de queratinases extracelulares e com o aumento da concentração de proteínas solúveis no meio. O meio de cultivo para a produção da queratinase continha farinha de pena como única fonte de carbono, nitrogênio e enxofre. A purificação da enzima envolveu as etapas de precipitação com sulfato de amônio e cromatografias de gel-filtração e de troca-iônica. Após as referidas etapas, a enzima apresentou um fator de purificação de 29,8 vezes e um rendimento de 27%. A análise do zimograma revelou 2 bandas proteolíticas. A queratinase parcialmente purificada apresentou atividade ótima em pH 9,0 e 55 °C. A atividade da enzima foi estimulada por Ca²+, Mg²+ e Sr²+, e reduzida por Hg²+, Cu²+, Zn²+ e Co²+. Os solventes ß-mercaptoetanol e Triton X-100 afetaram ligeiramente a atividade da enzima, ao passo que SDS estimulou a atividade enzimática. PMSF e ácido etilenodiaminotetracétio (EDTA) inibiram a atividade queratinolítica nos ensaios enzimáticos, sugerindo uma característica de serina protease, requerendo íons metálicos para a máxima atividade e/ou estabilidade. Tais queratinases alcalinas podem ser empregadas nas formulações de detergentes, no processamento do couro e nos processos de hidrólise protéica, especificamente na quebra de resíduos queratinosos para obter produtos de melhor valor. / Alkaline keratinases offer an interesting potential for utilization in processes of protein hydrolysis, particularly in the breakdown of keratin wastes in view to obtain added-value products. A keratinolytic bacterium was previously isolated from intestines of the Amazon basin fish Piaractus mesopotamicus and was identified as Bacillus sp. P7. This strain degraded feather meal and whole feathers during submerged cultivations, with the concomitant production of extracellular keratinolytic enzymes and the increase in soluble protein. The medium for keratinase production contained feather meal as the only source of carbon, nitrogen and sulphur. Enzyme purification was carried out by ammonium sulphate precipitation and sequential gel-filtration and ion-exchange chromatographies. The purification was about 29.8-fold, with a yield of 27%. Zymogram analysis revealed two proteolytic bands. The partially purified keratinase had optimal activity at pH 9.0 and 55 °C. Enzyme activity was stimulated by Ca²+, Mg²+ and Sr²+, and reduced by Hg²+, Cu²+, Zn²+ and Co²+. Solvents, ß-mercaptoethanol and Triton X-100 slightly affected, whereas SDS stimulated the enzyme activity. PMSF and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) inhibited keratinase activity in enzyme assays, suggesting its major serine protease feature, requiring metallic ions for maximum activity/stability. Such alkaline keratinase might be employed in detergent formulations, in leather processing, and in processes of protein hydrolysis, specifically the breakdown of keratin wastes to obtain value-added products.

Queratinases alcalinas apresentam um interessante potencial para utilização em processos de hidrólises de proteínas, particularmente na quebra de resíduos de queratina para obter produtos de melhor valor. Uma bactéria queratinolítica, previamente isolada do intestino de peixe Piaractus mesopotamicus da bacia Amazônica foi identificada como sendo Bacillus sp. P7. Esta linhagem foi capaz de degradar penas e farinha de penas durante cultivos submersos, com a concomitante produção de queratinases extracelulares e com o aumento da concentração de proteínas solúveis no meio. O meio de cultivo para a produção da queratinase continha farinha de pena como única fonte de carbono, nitrogênio e enxofre. A purificação da enzima envolveu as etapas de precipitação com sulfato de amônio e cromatografias de gel-filtração e de troca-iônica. Após as referidas etapas, a enzima apresentou um fator de purificação de 29,8 vezes e um rendimento de 27%. A análise do zimograma revelou 2 bandas proteolíticas. A queratinase parcialmente purificada apresentou atividade ótima em pH 9,0 e 55 °C. A atividade da enzima foi estimulada por Ca²+, Mg²+ e Sr²+, e reduzida por Hg²+, Cu²+, Zn²+ e Co²+. Os solventes ß-mercaptoetanol e Triton X-100 afetaram ligeiramente a atividade da enzima, ao passo que SDS estimulou a atividade enzimática. PMSF e ácido etilenodiaminotetracétio (EDTA) inibiram a atividade queratinolítica nos ensaios enzimáticos, sugerindo uma característica de serina protease, requerendo íons metálicos para a máxima atividade e/ou estabilidade. Tais queratinases alcalinas podem ser empregadas nas formulações de detergentes, no processamento do couro e nos processos de hidrólise protéica, especificamente na quebra de resíduos queratinosos para obter produtos de melhor valor. / Alkaline keratinases offer an interesting potential for utilization in processes of protein hydrolysis, particularly in the breakdown of keratin wastes in view to obtain added-value products. A keratinolytic bacterium was previously isolated from intestines of the Amazon basin fish Piaractus mesopotamicus and was identified as Bacillus sp. P7. This strain degraded feather meal and whole feathers during submerged cultivations, with the concomitant production of extracellular keratinolytic enzymes and the increase in soluble protein. The medium for keratinase production contained feather meal as the only source of carbon, nitrogen and sulphur. Enzyme purification was carried out by ammonium sulphate precipitation and sequential gel-filtration and ion-exchange chromatographies. The purification was about 29.8-fold, with a yield of 27%. Zymogram analysis revealed two proteolytic bands. The partially purified keratinase had optimal activity at pH 9.0 and 55 °C. Enzyme activity was stimulated by Ca²+, Mg²+ and Sr²+, and reduced by Hg²+, Cu²+, Zn²+ and Co²+. Solvents, ß-mercaptoethanol and Triton X-100 slightly affected, whereas SDS stimulated the enzyme activity. PMSF and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) inhibited keratinase activity in enzyme assays, suggesting its major serine protease feature, requiring metallic ions for maximum activity/stability. Such alkaline keratinase might be employed in detergent formulations, in leather processing, and in processes of protein hydrolysis, specifically the breakdown of keratin wastes to obtain value-added products.

Queratinases alcalinas apresentam um interessante potencial para utilização em processos de hidrólises de proteínas, particularmente na quebra de resíduos de queratina para obter produtos de melhor valor. Uma bactéria queratinolítica, previamente isolada do intestino de peixe Piaractus mesopotamicus da bacia Amazônica foi identificada como sendo Bacillus sp. P7. Esta linhagem foi capaz de degradar penas e farinha de penas durante cultivos submersos, com a concomitante produção de queratinases extracelulares e com o aumento da concentração de proteínas solúveis no meio. O meio de cultivo para a produção da queratinase continha farinha de pena como única fonte de carbono, nitrogênio e enxofre. A purificação da enzima envolveu as etapas de precipitação com sulfato de amônio e cromatografias de gel-filtração e de troca-iônica. Após as referidas etapas, a enzima apresentou um fator de purificação de 29,8 vezes e um rendimento de 27%. A análise do zimograma revelou 2 bandas proteolíticas. A queratinase parcialmente purificada apresentou atividade ótima em pH 9,0 e 55 °C. A atividade da enzima foi estimulada por Ca²+, Mg²+ e Sr²+, e reduzida por Hg²+, Cu²+, Zn²+ e Co²+. Os solventes ß-mercaptoetanol e Triton X-100 afetaram ligeiramente a atividade da enzima, ao passo que SDS estimulou a atividade enzimática. PMSF e ácido etilenodiaminotetracétio (EDTA) inibiram a atividade queratinolítica nos ensaios enzimáticos, sugerindo uma característica de serina protease, requerendo íons metálicos para a máxima atividade e/ou estabilidade. Tais queratinases alcalinas podem ser empregadas nas formulações de detergentes, no processamento do couro e nos processos de hidrólise protéica, especificamente na quebra de resíduos queratinosos para obter produtos de melhor valor. / Alkaline keratinases offer an interesting potential for utilization in processes of protein hydrolysis, particularly in the breakdown of keratin wastes in view to obtain added-value products. A keratinolytic bacterium was previously isolated from intestines of the Amazon basin fish Piaractus mesopotamicus and was identified as Bacillus sp. P7. This strain degraded feather meal and whole feathers during submerged cultivations, with the concomitant production of extracellular keratinolytic enzymes and the increase in soluble protein. The medium for keratinase production contained feather meal as the only source of carbon, nitrogen and sulphur. Enzyme purification was carried out by ammonium sulphate precipitation and sequential gel-filtration and ion-exchange chromatographies. The purification was about 29.8-fold, with a yield of 27%. Zymogram analysis revealed two proteolytic bands. The partially purified keratinase had optimal activity at pH 9.0 and 55 °C. Enzyme activity was stimulated by Ca²+, Mg²+ and Sr²+, and reduced by Hg²+, Cu²+, Zn²+ and Co²+. Solvents, ß-mercaptoethanol and Triton X-100 slightly affected, whereas SDS stimulated the enzyme activity. PMSF and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) inhibited keratinase activity in enzyme assays, suggesting its major serine protease feature, requiring metallic ions for maximum activity/stability. Such alkaline keratinase might be employed in detergent formulations, in leather processing, and in processes of protein hydrolysis, specifically the breakdown of keratin wastes to obtain value-added products.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de diferentes níveis proteicos e inclusões de protease sobre o desempenho de frangos de corte. As dietas foram formuladas com base em níveis nutricionais de referência no Brasil. Em todas as rações foi feito o uso de fitase, associado ou não com protease. Os níveis proteicos foram corrigidos de acordo com a matriz nutricional da protease, especificada pelo fornecedor da enzima. Foram utilizados 1764 frangos, machos, da linhagem Cobb-500 Slow. As aves foram alojadas em densidade de 14 aves/m2 e receberam dietas específicas no período de 1 a 42 dias de idade, conforme o protocolo experimental. Foram realizados 9 tratamentos em delineamento inteiramente casualizado, com 14 repetições de 14 aves cada. Aos 43 dias foram realizados o abate das aves e a avaliação de rendimento de cortes. A análise de regressão dos resultados obtidos para níveis crescentes de proteína sobre o desempenho dos frangos evidenciou que houve maior ganho de peso, melhor conversão alimentar e maior rendimento de cortes. Não houve efeito dos níveis de proteína sobre o consumo de ração. Adicionalmente, a variação nos níveis de proteína na razão da matriz nutricional da protease não alterou significativamente o ganho de peso das aves de 36 a 42 dias de idade. Quanto à inclusão crescente da protease, verificou-se melhoria na conversão alimentar dos frangos até os 28 dias de idade, contrapondo-se com um maior consumo de ração no período de 29 a 35 dias e consequente piora na conversão alimentar nesta semana. Todavia, considerando-se o período total do experimento, não houve efeito significativo sobre ganho de peso, consumo de ração, conversão alimentar e rendimento de cortes para o grupo avaliado quanto à inclusão desta enzima. Comparando-se os valores observados nas duas análises em cada tempo, até 28 dias a conversão alimentar observada com a melhor dose de protease possui valor equivalente ao obtido com o controle positivo na curva de níveis de proteína, validando a matriz nutricional preconizada pelo fornecedor para estas fases. Porém, conforme já exposto, de 29 a 35 dias houve uma inversão nesta tendência e a melhor dose foi zero. O Índice de Rentabilidade (IR) sinaliza que pode haver benefício econômico na utilização da protease no período inicial de criação. Em contrapartida, à medida que os resultados zootécnicos a partir de 29 dias não mostraram benefício com o uso da enzima, a sua utilização representou custo adicional aos tratamentos que receberam protease, favorecendo a obtenção de melhor IR pelo tratamento controle negativo no período de 1 a 42 dias de idade. / This study aimed to evaluate the effect of different protein levels and protease inclusions on the performance of broiler chickens. Diets were formulated based on nutritional levels of reference in Brazil. In all diets was done using phytase, associated or not with protease. Protein levels were corrected according to the nutritional matrix of protease, specified by the enzyme supplier. 1764 chickens were used, male Cobb-500 Slow. The birds were housed in density 14 birds / m2 and received specific diets in the period 1-42 days of age, according to the experimental protocol. 9 treatments were conducted in a completely randomized design, with 14 replications of 14 birds each. After 43 days was carried out killing birds and cuts yield assessment. Regression analysis of the results obtained for increasing levels of protein on the performance of broilers showed that there was more weight gain, feed conversion and higher yield of special cuts. There was no effect of protein levels on feed intake. In addition, the variation in the levels of protein in the protease nutritional matrix reason did not significantly alter the weight gain of the birds 36-42 days of age. About the growing inclusion of protease, there was improvement in feed conversion of broilers up to 28 days of age, in contrast with a greater feed intake in the period 29-35 days and consequent worst feed conversion in this week. However, considering the total period of the experiment, there was no significant effect on weight gain, feed intake, feed conversion and carcass yield for the group evaluated for inclusion of this enzyme. Comparing the values observed in the two analyzes in each time, up to 28 days feed conversion observed with the best protease dose has a value equivalent to that obtained with the positive control in protein levels curve, validating the recommended nutritional matrix to these phases. However, as already stated, from 29 to 35 days there was a reversal in this trend and the best dose was zero. The Profitability Index (IR) signals that there may be economic benefit in the use of protease in the initial period of creation. However, as the zootechnical results from 29 days showed no benefit with the use of the enzyme, its use represented an additional cost to treatments receiving protease, helping to reach best IR by the negative control in the period from 1 to 42 days of age.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de diferentes níveis proteicos e inclusões de protease sobre o desempenho de frangos de corte. As dietas foram formuladas com base em níveis nutricionais de referência no Brasil. Em todas as rações foi feito o uso de fitase, associado ou não com protease. Os níveis proteicos foram corrigidos de acordo com a matriz nutricional da protease, especificada pelo fornecedor da enzima. Foram utilizados 1764 frangos, machos, da linhagem Cobb-500 Slow. As aves foram alojadas em densidade de 14 aves/m2 e receberam dietas específicas no período de 1 a 42 dias de idade, conforme o protocolo experimental. Foram realizados 9 tratamentos em delineamento inteiramente casualizado, com 14 repetições de 14 aves cada. Aos 43 dias foram realizados o abate das aves e a avaliação de rendimento de cortes. A análise de regressão dos resultados obtidos para níveis crescentes de proteína sobre o desempenho dos frangos evidenciou que houve maior ganho de peso, melhor conversão alimentar e maior rendimento de cortes. Não houve efeito dos níveis de proteína sobre o consumo de ração. Adicionalmente, a variação nos níveis de proteína na razão da matriz nutricional da protease não alterou significativamente o ganho de peso das aves de 36 a 42 dias de idade. Quanto à inclusão crescente da protease, verificou-se melhoria na conversão alimentar dos frangos até os 28 dias de idade, contrapondo-se com um maior consumo de ração no período de 29 a 35 dias e consequente piora na conversão alimentar nesta semana. Todavia, considerando-se o período total do experimento, não houve efeito significativo sobre ganho de peso, consumo de ração, conversão alimentar e rendimento de cortes para o grupo avaliado quanto à inclusão desta enzima. Comparando-se os valores observados nas duas análises em cada tempo, até 28 dias a conversão alimentar observada com a melhor dose de protease possui valor equivalente ao obtido com o controle positivo na curva de níveis de proteína, validando a matriz nutricional preconizada pelo fornecedor para estas fases. Porém, conforme já exposto, de 29 a 35 dias houve uma inversão nesta tendência e a melhor dose foi zero. O Índice de Rentabilidade (IR) sinaliza que pode haver benefício econômico na utilização da protease no período inicial de criação. Em contrapartida, à medida que os resultados zootécnicos a partir de 29 dias não mostraram benefício com o uso da enzima, a sua utilização representou custo adicional aos tratamentos que receberam protease, favorecendo a obtenção de melhor IR pelo tratamento controle negativo no período de 1 a 42 dias de idade. / This study aimed to evaluate the effect of different protein levels and protease inclusions on the performance of broiler chickens. Diets were formulated based on nutritional levels of reference in Brazil. In all diets was done using phytase, associated or not with protease. Protein levels were corrected according to the nutritional matrix of protease, specified by the enzyme supplier. 1764 chickens were used, male Cobb-500 Slow. The birds were housed in density 14 birds / m2 and received specific diets in the period 1-42 days of age, according to the experimental protocol. 9 treatments were conducted in a completely randomized design, with 14 replications of 14 birds each. After 43 days was carried out killing birds and cuts yield assessment. Regression analysis of the results obtained for increasing levels of protein on the performance of broilers showed that there was more weight gain, feed conversion and higher yield of special cuts. There was no effect of protein levels on feed intake. In addition, the variation in the levels of protein in the protease nutritional matrix reason did not significantly alter the weight gain of the birds 36-42 days of age. About the growing inclusion of protease, there was improvement in feed conversion of broilers up to 28 days of age, in contrast with a greater feed intake in the period 29-35 days and consequent worst feed conversion in this week. However, considering the total period of the experiment, there was no significant effect on weight gain, feed intake, feed conversion and carcass yield for the group evaluated for inclusion of this enzyme. Comparing the values observed in the two analyzes in each time, up to 28 days feed conversion observed with the best protease dose has a value equivalent to that obtained with the positive control in protein levels curve, validating the recommended nutritional matrix to these phases. However, as already stated, from 29 to 35 days there was a reversal in this trend and the best dose was zero. The Profitability Index (IR) signals that there may be economic benefit in the use of protease in the initial period of creation. However, as the zootechnical results from 29 days showed no benefit with the use of the enzyme, its use represented an additional cost to treatments receiving protease, helping to reach best IR by the negative control in the period from 1 to 42 days of age.

En el presente proyecto de investigación se expondrá la propuesta de mejora en tratamiento de plumas para una empresa avícola en Lima Metropolitana. La propuesta consta en implementación de una línea de producción de harinas de plumas de pollo con el fin de conseguir un aprovechamiento de un recurso considerado basura. El proyecto es una alternativa eficiente y rentable para la empresa ya que, el producto final es altamente demandado por la industria de alimentos para animales. De la misma manera, fomenta la economía circular y merma el impacto medioambiental ocasionado por este desecho. Para propuesta técnica se utilizaron herramientas de ingeniería industrial y estrategias comerciales que determinaron el producto, el proceso, la localización, tamaño de planta, equipamiento y mano de obra necesario; además, de los planes de aseguramiento de la calidad, mantenimiento e impacto socio ambiental del proyecto en todo su ciclo de vida. Para el análisis técnico, se usó el programa Bizagi Modeler con el fin de validar la usabilidad de recursos propuesto y los cuellos de botella. Asimismo, para la validación económica y financiera, se calculó indicadores como el valor actual neto (VAN), tasa interna de retorno (TIR), costo de oportunidad (COK), el periodo de recuperación (P/R), costo – beneficio (B/C) y análisis de sensibilidad (optimista, probable y pesimista con respecto a las ventas y el precio) y para complementar el análisis de viabilidad se desarrollaron las ratios de solvencia, rentabilidad y liquidez. Como resultado de lo anterior, la planta propuesta se instalará en 742m2 y estará ubicada San Juan de Lurigancho. Contempla producir 2,295.80 toneladas de harina y obtener ganancias de ventas por un valor de S/3,685,214.5 para el 2023. Tendrá una inversión inicial de S/. 3,122,145.75 y el periodo de recuperación económica será 2 años, 11 meses y 21 días. Además, del impacto económico, se determinó que el impacto ambiental será favorable porque reutilizará 4032 toneladas de plumas al año mejorando el bienestar socio ambiental de Lima. Por lo tanto, esta propuesta puede ser un inicio de una cadena de empresas a nivel nacional debido a que el principal recurso que son las plumas se encuentra en abundancia y la demanda de harinas proteicas de origen animal están en crecimiento. / In this research project, the proposed improvement in feather treatment for a poultry company in Metropolitan Lima will be present. The proposal consists of the implementation of a chicken feather meal production line in order to make use of a resource considered garbage. The project is an efficient and profitable alternative for the company since the final product is highly demanded by the animal feed industry. In the same way, it promotes the circular economy and reduces the environmental impact caused by this waste. For the technical proposal, industrial engineering tools and commercial strategies were used that determined the product, the process, the location, plant size, equipment and necessary labor; in addition to the quality assurance, maintenance and socio-environmental impact plans of the project throughout its life cycle. For the technical analysis, the Bizagi Modeler program was use in order to validate the usability of the proposed resources and the bottlenecks. Likewise, for economic and financial validation, indicators such as net present value (NPV), internal rate of return (IRR), opportunity cost (COK), recovery period (P / R), cost - benefit ( B / C) and sensitivity analysis (optimistic, probable and pessimistic with respect to sales and price) and to complement the feasibility analysis, the solvency, profitability and liquidity ratios were developed. As a result of the above, the proposed plant will be installed on 742m2 and will be located in San Juan de Lurigancho. It plans to produce 2,295.80 tons of flour and sales earnings for a value of S / 3,685,214.5 by 2023. It will have an initial investment of S/. 3,122,145.75 and the economic recovery period will be 2 years, 11months and 21 days. In addition, the economic impact, it was determined that the environmental impact will be favorable because it will reuse 4,032 tons of feathers per year, improving the socio-environmental well-being of Lima. Therefore, this proposal could be the beginning of a chain of companies nationwide because the main resource, feathers, is in abundance and the demand for protein meals of animal origin is growing. / Trabajo de Suficiencia Profesional