CASTELO BRANCO, L. S. Produção de carotenoides por linhagens do gênero Rhodotorula utilizando glicerol como fonte de carbono. 91 f. 2015. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-01-14T11:43:44Z No. of bitstreams: 1 2015_tese_lscastelobranco.pdf: 2935486 bytes, checksum: 1ed201aae5272f80132dbd0b28ef97ab (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-01-22T17:06:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_tese_lscastelobranco.pdf: 2935486 bytes, checksum: 1ed201aae5272f80132dbd0b28ef97ab (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-22T17:06:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_tese_lscastelobranco.pdf: 2935486 bytes, checksum: 1ed201aae5272f80132dbd0b28ef97ab (MD5) Previous issue date: 2015-04-13 / The increased production of biodiesel has caused a sudden increase in the production of glycerol, creating an excess of this product on the market. Glycerol can be used as biotechnological processes carbon source, including the carotenoids production. The microbial carotenoids have been studied and its potential recognised over the years. The genus Rhodotorula is renowned for its ability to biossintetizar carotenoids, such as β-carotene, toruleno and torularhodin, in different proportions. This genus has been studied due to their potential for industrial production of carotenoids, once that offer advantages over other genres in terms of high growth rate and use of low cost substrates. In this context, the main objective of this work was to demonstrate the applicability of crude glycerol as a carbon source on production of carotenoids pigments for the genus Rhodotorula by submerged fermentation. The culture medium used in fermentation processes performed as follows in (g. L-1): glycerol: 20.0; yeast extract: 1.0; K2HPO4:1.0; (NH4) 2SO4:5.0 and 4.7 MgSO.H2O: 0.5. For both were prepared 100 mL of medium, inoculated with 0.1 g L-1 dry mass, and incubated at 30° C, 150 rpm for 24 hours in orbital shaker. Subsequently the fermented medium was transferred to a 2 L bottle containing 400 mL and incubated for 48 hours. The culture medium containing 500 mL was used to inoculate the fermentor, where growth continued for 240 hours under aeration rate of 1.0 vvm-1. The samples were taken at regular intervals of 24 hours for determination of biomass, glycerol, productivity, the chromaticity a* and carotenoids. After the preliminary tests of research, selected three strains of Rhodotorula genus (R. lactosa CCT 2057, R. glutinis URM 5724 e R. aurantiaca URM 5726) capable of producing biomass and synthesize carotenoids via glycerol. Testing of volumetric expansion of the fermentation medium with Rhodotorula mucilaginous CMIAT 164 and Rhodotorula aurantiaca 5726 URM compared the performance of raw glycerol and biomass production. In tests of 2 L Erlenmeyer flasks revealed the best performance of crude glycerol in the production of biomass rich in carotenoids, registering 6.2 ± 0.19 g.L-1 in Rhodotorula mucilaginous CMIAT 164 crops and biomass productivity of 0.069 ± 0.007 g.L-1.h-1 using crude glycerol as a carbon source. Inoculum test held in bioreactor, selected the times of 48 hours of fermentation (exponential phase) and 120 hours (stationary phase) for the two strains. In the fermentations conducted in 3 L bioreactors with Rhodotorula mucilaginous CMIAT 164 employing crude glycerol as carbon source, it was observed that the inoculation of the suspension from a 48 h culture propagation influenced higher biomass production values (6.35 ± 0.3 g L-1) and productivity (0.080 ± 0.004 g.L-1.h-1). The tests also revealed that the bioreactors in incubation temperature of 30 ºC and pH control in 6 were the best conditions for the synthesis of biomass and carotenoids. The cultures kept at 30 ºC registered biomass 6.5 ± 0.3 g.L-1 and 0.546 ± 0.02 mg.g-1 of carotenoids. Fermantations kept at pH 6 showed higher carotenoids production values (0.576 ± 0.02 mg.g-1). Increase in the concentration of the inoculum and the feeding strategies of bioreactor, under the conditions evaluated no impact considerably on increasing the production of biomass and carotenoid by R. mucilaginosa CMIAT 164 / O aumento da produção de biodiesel tem causado um aumento repentino na produção de glicerol residual, criando um excesso desse produto no mercado. O glicerol pode ser utilizado como fonte de carbono em processos biotecnológicos, incluindo a produção de carotenoides. Os carotenoides microbianos têm sido estudados e seu potencial reconhecido ao longo dos anos. O gênero Rhodotorula é conhecido por sua capacidade de biossintetizar carotenoides, tais como β-caroteno, toruleno e torularrodina, em diferentes proporções. Este gênero tem sido estudado devido a seu potencial para produção industrial de carotenoides, uma vez que oferecem vantagens sobre os outros gêneros em termos de taxa de crescimento elevada e uso de substratos de baixo custo. Neste contexto, o principal objetivo deste trabalho foi demonstrar a aplicabilidade do glicerol bruto como fonte de carbono na produção de pigmentos carotenoides por linhagens do gênero Rhodotorula através de fermentação submersa. O meio de cultura utilizado nos processos fermentativos apresentou a seguinte composição em (g.L-1): glicerol: 20,0; extrato de levedura: 1,0; K2HPO4: 1,0; (NH4)2SO4: 5,0 e MgSO4.7H2O: 0,5. Para tanto foram preparados 100 mL de meio, inoculados com 0,1 g.L-1 massa seca, e incubado a 30°C, 150 rpm por 24 h em agitador orbital. Posteriormente o meio fermentado foi transferido para um frasco de 2L contendo 400 mL de meio e incubado por 48 horas. O meio de cultura contendo 500 mL foi utilizado para inocular o fermentador, onde o crescimento prosseguiu por 240 horas a uma taxa de aeração de 1,0 vvm-1. As amostras foram retiradas em intervalos regulares de 24 horas para determinação de biomassa, glicerol, produtividade, cromaticidade a* e carotenoides. Após os testes preliminares da investigação, selecionaram-se três linhagens do gênero Rhodotorula (R. lactosa CCT 2057, R. glutinis URM 5724 e R. aurantiaca URM 5726) capazes de produzir biomassa e sintetizar carotenoides através do glicerol P.A como fonte de carbono. Ensaios de aumento volumétrico do meio de fermentação realizados com Rhodotorula mucilaginosa CMIAT 164 e Rhodotorula aurantiaca URM 5726 compararam o desempenho de glicerol bruto e P.A na produção de biomassa. Os testes em Erlenmeyers de 2 L revelaram o melhor desempenho de glicerol bruto na produção de biomassa rica em carotenoides, registrando-se 6,2 ± 0,1 g.L-1 nos cultivos com Rhodotorula mucilaginosa CMIAT 164 e produtividade em biomassa de 0,069 ± 0,007 g.L-1.h-1 utilizando glicerol bruto como fonte de carbono. No teste de inóculo realizado em biorreator, selecionaram-se os tempos de 48 horas de fermentação (fase exponencial) e 120 horas (fase estacionária) para as duas cepas. Nas fermentações realizadas em biorreatores de 3 L com Rhodotorula mucilaginosa CMIAT 164 empregando o glicerol bruto como fonte carbono, observou-se que a inoculação da suspensão proveniente de um cultivo de 48 h de propagação influenciou maiores valores de produção de biomassa (6,35 ± 0,3 g.L-1) e produtividade (0,080 ± 0,004 g.L-1h-1). Os testes em biorreatores também revelaram que a temperatura de incubação de 30 ºC e controle do pH em 6 foram as melhores condições para a síntese de biomassa e carotenoides. Os cultivos mantidos a 30 ºC registraram 6,5 ± 0,3 g.L-1 de biomassa e 0,546 ± 0,02 mg.g-1 de carotenoides. As fermentações mantidas em pH 6 apresentaram os maiores valores de produção de carotenoides (0,576 ± 0,02 mg.g-1). O aumento da concentração do inóculo e as estratégias de alimentação do biorreator, nas condições avaliadas, não impactaram consideravelmente no aumento da produção de biomassa e carotenoides por R. mucilaginosa CMIAT 164

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biociências, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-03-15T04:02:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334747.pdf: 9033118 bytes, checksum: 027254caae7a74df7d45fa337ad31361 (MD5) Previous issue date: 2015 / O mercado de cogumelos comestíveis se expande rapidamente, demandando um aumento na sua produção. Para isso, é fundamental o fornecimento de inoculantes de qualidade, que na falta representa um gargalo importante na produção. Os grãos de cereais utilizados tradicionalmente na produção de inoculantes, fornecem nutrientes para o crescimento miceliano do fungo e o prepara para a rápida colonização do substrato. Esses são produzidos usando-se resíduos agrícolas, reciclando-se assim o material lignocelulósico. Alguns fungos comestíveis estão entre os únicos organismos capazes de degradar lignina, transformando-a em biomassa de valor nutricional. O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma alternativa biotecnológica para o processo de fermentação em estado sólido, tradicionalmente utilizado na produção dos inoculantes. Um inoculante em alginato de cálcio foi desenvolvido utilizando o processo de fermentação submersa com aditivos nutrientes a fim de simular as condições do inoculante em grãos, induzindo a produção de enzimas lignocelulolíticas (peroxidases e ß-glicosidases). Foi possível cultivar Lentinula edodes e Pleurotus ostreatus var. florida em condições submersas com aeração em frascos estáticos utilizando farinha de trigo integral e serragem de eucalipto como aditivos e a biomassa obtida foi encapsulada em alginato de cálcio. Os inoculantes em alginato aditivados de L. edodes colonizaram o substrato mais rapidamente do que o inoculante em alginato não aditivado, mas não foram observadas diferenças de colonização entre os inoculantes em alginato de P. ostreatus var. florida. A viabilidade dos inoculantes em alginato foi mantida em 100 % por pelo menos seis meses, ultrapassando em quatro meses a viabilidade dos inoculantes tradicionais. Um biorreator airlift foi utilizado com sucesso no cultivo de P. ostreatus var. florida utilizando farelo de trigo como aditivo. Uma grande quantidade de biomassa foi obtida, assim como uma pequena produção de exopolissacarídeos. Atividade para as duas enzimas estudadas foi detectada. Este trabalho possibilitou a produção de um inoculante em alginato de cálcio de qualidade em menor tempo que o inoculante tradicional, com alta viabilidade, utilizando aditivos para preparar o metabolismo fúngico e com grande potencial para produção e uso comercial. O uso de um biorreator airlift se mostrou eficiente na produção de quantidades desejáveis de biomassa para a produção de inoculante.<br> / Abstract : The edible mushroom market is expanding rapidly, demanding an increased production. Ergo, it is necessary a regular supply of high quality grain spawn, making it the bottleneck of the process. The cereal grains used in spawn making provide nutrients for mycelium growth and prepare the fungus for the rapid colonization of the substrate. Mushrooms are grown on agro industrial residues, thus recycling the lignocellulosic materials. Some edible mushrooms are amongst the only organisms capable of degrading lignin, transforming this recalcitrant material in a valuable biomass. The aim of this work was to develop a biotechnological alternative to the solid-state fermentation, traditionally used to produce spawn. An alginate-based inoculant was developed using submerged fermentation using additives so to mimic the conditions in the grain spawn, inducing the fungi to produce lignocellulolytic enzymes, namely peroxidases and ß-glucosidases. It was possible to grow both Lentinula edodes and Pleurotus ostreatus var. florida in submerged conditions provided with aeration in static flasks using whole-wheat flour and eucalypt sawdust as additives. The biomass obtained was encapsulated in calcium alginate. The alginate-based inoculants were capable of colonizing the substrate for mushroom production. L. edodes additivated alginate inoculants colonized the substrate faster than the non-additivated alginate inoculant, but no differences in colonization were observed between P. ostreatus var. florida alginate inoculants. The inoculants maintained a 100 % viability for at least six months, surpassing in four months that for the traditional grain spawn. An airlift bioreactor was used to successfully cultivate P. ostreatus var. florida using wheat bran as additive. A high yield of biomass was obtained as well as a small production of exopolysaccharides. Activity for both enzymes studied was detected. This work made possible to produce an alginate inoculant of quality in less time than the grain spawn, with high viability, using additives to prepare the fungus metabolism with great potential for production and commercial use. The use of an airlift bioreactor proved to be efficient in producing desirable amounts of biomass for inoculant production.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biociências, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:47:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338219.pdf: 1806932 bytes, checksum: cb4e68c860e46d1c5b4be98ef954ceed (MD5) Previous issue date: 2015 / Na levedura S. cerevisiae os carboidratos sacarose, maltose e maltotriose são fermentados por vias metabólicas diferentes: a sacarose é hidrolisada pela invertase extracelular (codificada pelos genes SUC), enquanto maltose e maltotriose são ativamente transportadas para dentro da célula e hidrolisadas pelas a-glicosidases presentes no citoplasma (ambas proteínas codificadas pelos genes MAL). Os genes SUC também permitem a síntese de uma forma intracelular da invertase, uma enzima com nenhuma função óbvia em leveduras. No entanto, a sacarose pode também ser metabolizada por células de levedura através dos transportadores e a-glicosidases codificados pelos genes MAL. Nossos resultados mostram que a maltotriose pode ser também eficientemente fermentada pelas células de S. cerevisiae através de seu transporte ativo mediado pela permease AGT1, um transportador MAL necessário para utilização de maltotriose, e sua hidrólise intracelular mediada pela invertase intracelular. A cepa brasileira industrial utilizada na produção de etanol combustível CAT-1 não pode fermentar maltotriose eficientemente devido ao promotor do AGT1 ser defeituoso. Para aumentar a fermentação de maltotriose por esta levedura, colocamos um promotor constitutivo (PGPD) à frente do gene AGT1 presente na cepa CAT-1, gerando a linhagem GMY05. No entanto, esta linhagem não foi capaz de fermentar eficientemente a maltotriose. Por outro lado, quando esta linhagem foi modificada para sobre-expressar a forma intracelular da invertase, por substituição da sequência sinal do gene SUC2 com o promotor constitutivo PADH1, a cepa iSUC2 obtida (GMY08) fermentou maltotriose eficientemente. Utilizando condições em que os genes MAL não são expressos, foi possível mostrar que a forma intracelular da invertase é capaz de hidrolisar a maltotriose (mas não maltose ou p-nitrofenil-a-glicosídico). Assim, os nossos resultados indicam uma sobreposição inesperada no metabolismo de sacarose e maltotriose por células de levedura, indicando que a invertase intracelular pode hidrolisar da maltotriose, e oferece novas abordagens a ser aplicadas para otimizar várias fermentações industriais que utilizam hidrolisados de amido, incluindo a panificação, produção de bebidas destiladas e cerveja, ou inclusive bioetanol.<br> / Abstract : It is well known that in the yeast S. cerevisiae the sugars sucrose, maltose and maltotriose are metabolized by different pathways: sucrose is hydrolyzed by the extracellular invertase (encoded by SUC genes), while maltose and maltotriose are actively transported into the cell and hydrolyzed by intracellular a-glucosidases (both proteins encoded by MAL genes). Furthermore, the SUC genes also allow the synthesis of an intracellular form of invertase, an enzyme with no obvious function in yeasts. We have already shown that sucrose can be metabolized by yeast cells through MAL-encoded transporters and a glucosidases. Now, our results will show that maltotriose can be efficiently fermented by S. cerevisiae cells through its active transport mediated by the AGT1 permease, a MAL transporter required for maltotriose utilization, and its intracellular hydrolysis mediated by the cytoplasmic invertase. The Brazilian industrial fuel-ethanol strain CAT-1 cannot ferment maltotriose efficiently due to a defective promoter of the AGT1 gene. To increase maltotriose fermentation by this strain, we placed a strong promoter (PGPD) in the AGT1 gene of strain CAT-1, generating strain GMY05. While the AGT1 gene was indeed over-expressed in this strain (measured by real-time PCR), maltotriose was still not fermented efficiently. However, when we over-expressed the intracellular form of invertase, by replacing the signal sequence of the SUC2 gene with the strong PPGK promoter, the resulting iSUC2 strain GMY08 fermented maltotriose efficiently. Using conditions were the MAL-encoded a glucosidases could not be expressed, we showed that the intracellular form of invertase could hydrolyze maltotriose (but not maltose or p-nitrophenyl-a-glucoside). Thus, our results indicate an unexpected overlap in sucrose-maltotriose metabolism by yeast cells, showing that the intracellular invertase allows efficient maltotriose hydrolysis, and offers new approaches that can be applied to optimize several industrial fermentation processes that use starch hydrolysates, including production of bread, distilled beverages and beer, or even bioethanol.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-03-21T04:15:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344106.pdf: 1369213 bytes, checksum: f8ff23b4d4b81a73090a205f36bd0484 (MD5) Previous issue date: 2016 / As celulases são enzimas capazes de hidrolisar a ligação ß-1,4-glicosídica da cadeia da celulose, que é o principal componente da parede celular da biomassa vegetal. Um dos principais obstáculos para a utilização das celulases em larga escala é o seu custo de produção que ainda é elevado, e uma alternativa é o cultivo microbiano em resíduos agroindustriais por fermentação em estado sólido (FES). Com importância ambiental, o resíduo de acerola, rico em materiais lignocelulósicos, apresenta um potencial para a obtenção desse tipo de enzima. Diante deste contexto, este trabalho teve como objetivo estudar a produção de celulases por meio do processo de fermentação em estado sólido do resíduo agroindustrial da acerola, utilizando o microrganismo Trichoderma reesei. O resíduo foi caracterizado físico-quimicamente, quanto à granulometria, densidade aparente, densidade real, porosidade do leito, pH, sólidos solúveis, açúcares redutores e redutores totais, pectina, umidade, cinzas, lignina, hemicelulose, alfa-celulose, holocelulose e extrativos. Foram construídas as isotermas de adsorção de umidade do resíduo de acerola para as temperaturas de 25, 30, 35 e 40 °C. Em seguida, realizou-se um estudo da produção de celulases por FES, avaliando ao longo do tempo, o pH, a umidade, a concentração de açúcares redutores e a atividade enzimática, expressa em carboximetilcelulase. Avaliou-se também a influência da umidade inicial e concentração da fonte de nitrogênio, sob a atividade enzimática (carboximetilcelulase). Numa etapa seguinte realizou-se um estudo da extração das enzimas avaliando a influência da agitação, do tempo e da proporção massa de fermentado e volume de solvente, sob a atividade enzimática (carboximetilcelulase). Por fim, verificou-se a estabilidade das enzimas produzidas frente a variações da temperatura e do pH. A caracterização físico-química do resíduo de acerola demonstrou a viabilidade de sua utilização no processo de FES para produção de celulases. Os resultados obtidos no estudo da produção de celulases apontaram que o ensaio realizado com 45 % de umidade e concentração de nitrogênio de 1,00 %, foi o que apresentou melhor condição, pois, a partir de 120 horas do processo este ensaio obteve os maiores valores para atividade enzimática, chegando a valores acima de 1,25 U.g-1 em 216 horas de fermentação. Já no estudo de extração das celulases, destacou-se o ensaio 8 da matriz do delineamento fatorial, no qual utilizou-se uma agitação de 150 rpm, 45 minutos de extração e proporção de massa de fermentado e volume de solvente de 01:45 (g.mL-1), condição na qual foi obtida a maior atividade enzimática, com122,15 U.g-1. Por fim, verificou-se que as celulases produzidas com resíduo de acerola apresentaram boa estabilidade térmica até a temperatura de 50 oC, apresentando, no mínimo, 85,42 % da atividade máxima determinada nas condições padrão. Já com relação a variações no pH, as enzimas produzidas nesse estudo são instáveis em pH 2,5 exibindo 51,40 % de sua atividade máxima, mas apresentam boa estabilidade para pH entre 3,5 e 5,5. Os resultados deste estudo forneceram informações importantes para a futura aplicação do resíduo agroindustrial de acerola como substrato para processos de fermentação em estado sólido, objetivando a produção de celulases.<br> / Abstract : Cellulases are enzymes capable of hydrolyzing the bond ß-1,4-glycosidic of cellulose chain, which is the main component of the cell wall of biomass. One of the main obstacles to the use of cellulases in large scale is its cost of production that is still high, and an alternative is the microbial cultivation of agro-industrial waste by solid state fermentation (SSF). With environmental importance, the residue of acerola, rich in lignocellulosic materials, presents a potential for obtaining such enzyme. Given this context, this study aimed to study the production of cellulase by the method of solid-state fermentation of agroindustrial waste of acerola, using Trichoderma reesei microorganism. The residue was characterized chemically-physical, as the particle size, bulk density, real density, the bed porosity, pH, soluble solids, reducing sugars and total reducing, pectin, moisture, ash, lignin, hemicellulose, alpha-cellulose, holocelulose and extractives . It was constructed the acerola residue moisture adsorption isotherms for temperatures of 25, 30, 35 and 40 ° C. Then, it was made a study of production of cellulases by SSF, evaluating over time, pH, moisture, reducing sugar concentration and enzymatic activity, expressed as carboxymethylcellulase. Also, it was evaluated the influence of the initial moisture content and concentration of nitrogen source in the enzyme activity (carboxymethylcellulase). In a next step it was carried out a study of the extraction of enzymes evaluating the influence of agitation, time and proportion mass fermented and volume of solvent in the enzyme activity (carboxymethylcellulase). Finally, it was found the stability of the enzymes produced against changes in temperature and pH. The physicochemical characterization of acerola residue demonstrated the feasibility of its use in the SSF process for the production of cellulases. The results obtained in the study of cellulase production pointed out that the test carried out with 45% moisture and 1.00% nitrogen concentration, showed the best condition because, from 120 hours to process this test got the greatest values for enzyme activity, reaching above 1,25U.g-1 values at 216 hours of fermentation. In the study of extraction of cellulases, stood out the test 8 of the factorial design matrix, which used a stirring of 150 rpm, 45 minutes of extraction and mass ratio of fermented volume and solvent 1:45 (g.mL-1), a condition in which was obtained the highest enzymatic activity, with 2.15 U.g-1. Finally, it was found that cellulases produced from acerola residue showed good thermal stability up to the temperature 50° C, with at least, 85.42% of the determined maximum activity at standard14conditions. In relation to variations in pH, the enzymes produced in this study are unstable at pH 2.5 showing 51.40% of its maximal activity, but exhibit good stability to pH between 3.5 and 5.5. The results of this study provided important information for the future application of agro-industrial acerola waste as a substrate for fermentation processes in solid state, aiming the cellulases production.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias. / Made available in DSpace on 2012-10-18T12:56:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O presente trabalho teve como objetivos: (1) avaliar os parâmetros físico-químicos (concentração de sal, temperatura da salmoura ácido lático e pH dos filés) no período de 0 a 28 dias de salga da sardinha verdadeira (Sardinella brasiliensis); (2) avaliar os parâmetros físico-químicos (temperatura da salmoura, pH dos filés e da salmoura) e (3) avaliar as habilidades bacteriocinogênicas de Lactobacillus plantarum BN na primeira semana de fermentação. Lactobacillus plantarum BN não tolerou a salmoura contendo 10% de sal (NaCl), diminuindo uma unidade exponencial no tempo zero de fermentação. Em 28 dias da salga, o sal nas concentrações de 6,8 e 10% foi capaz de prolongar o tempo de armazenamento dos filés em 3 semanas, enquanto que a concentração de 4% foi insuficiente para evitar a putrefaÇão dos filés. Verificou-se que os filés fermentados por Lactobacillus plantaum BN em salmouras com 6, 8 e 10% de sal, apresentaram estabilidade microbiológica, aos 14 dias de fermentação. Na primeira semana os testes de detecção de bacteriocinas indicaram a presença de substância inibitórias em amostras de salmoura com 4, 6 e 8 de sal, no tempo de 48 horas de fermentação. Lactobacillus plantarum BN, adicionado à salmoura com 6% de sal, inibiu o crescimento de Staphylococcus aureus, no tempo de 48 horas de fermentação e foi confirmado de que essas substâncias eram realmente bacteriocinas. Além disso, o Lactobacillus plantarum BN tolerou um pH de 4,2, podendo ser indicado como cultura iniciadora para a obtenção de um produto fermentado, microbiologicamente seguro.

Made available in DSpace on 2016-02-05T18:30:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-04-11. Added 1 bitstream(s) on 2016-02-05T18:34:10Z : No. of bitstreams: 1 000857393.pdf: 1233316 bytes, checksum: df86cf7d2b7b3a47fa18b9bd274e26e2 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / As amilases pertencem à classe das hidrolases e são enzimas de grande importância para aplicações industriais representando de 25 a 33% do mercado mundial de enzimas. Há uma gama extensiva de aplicações e um enorme interesse na descoberta de enzimas com melhores propriedades na degradação do amido. O presente trabalho visou otimizar a tecnologia de produção de amilases por Rhizopus microsporus var. oligosporus em fermentação em estado sólido com farelo de trigo. Em uma segunda etapa o extrato enzimático foi parcialmente caracterizado e utilizado para produção de xarope de glicose. Foi determinada a concentração ideal de sais para suplementação do meio de cultivo, a influência da umidade e inóculo na produção amilolítica utilizando-se um delineamento central composto rotacional (DCCR). Estabeleceu-se o protocolo para extração enzimática e verificou-se a produção ao longo do tempo em diferentes temperaturas de fermentação. A atividade enzimática foi determinada a partir da quantificação dos açúcares redutores liberados durante reação de hidrólise de amido. A menor concentração otimizada foi de 1,25% (m/m) de sulfato de amônio, 0,25% de fosfato de potássio e 1,25% de ureia. O melhor teor de umidade para a produção amilolítica foi de 50% e a extração mais eficiente ocorreu com 10 mL de água destilada por grama de substrato. A máxima produção enzimática ocorreu nos cultivos a 30 °C durante 120 h. A melhor temperatura para atividade amilolítica foi de 60 a 65 °C. A melhor estabilidade térmica (80%) foi obtida até 50 °C por 1 hora de incubação. A enzima produzida apresentou maior atividade em uma faixa de pH entre 4,0 e 5,0. A estabilidade foi superior a 80% após 1 hora de contato em pH de 3,0 a 7,0. O extrato enzimático bruto foi capaz de realizar a conversão total de amido em açúcar redutor após 6 horas de reação a 55 °C. Para a farinha de trigo tipo II foi obtido um rendimento... / The amylases belong to the class of the hydrolases and they are enzymes of great importance to industrial applications, representing from 25% to 33% of the worldwide enzymes business. There is a wide range of applications and a huge interest in the discovery of enzymes with better properties in the starch degradation. The present work aims to optimize the technology of production of amylases by Rhizopus microsporus var. oligosporus in solid state fermentation with wheat bran. In second stage the enzymatic extract was partially characterized and used in glucose syrup production. The ideal concentration of salts to supplement the culture medium was determined, as well as the influence of moisture and inoculum on amylase production using a central composite rotational design (DCCR). The best protocol for enzymatic extraction and profiles of amylase production at different temperatures of fermentation were determined. The enzymatic activity was measured by the quantification of reducing sugars released during hydrolysis reaction of starch. The lowest optimal concentration was 1.25% (w/w) ammonium sulfate, 0.25% potassium phosphate and 1.25% urea. The best moisture level for amylolytic production was 50%, and the most efficient extraction was with 10 ml of distilled water per gram of substrate. The maximum enzyme production in the cultures was at 30 °C for 120 h. The best temperature for amylolytic activity was 60 to 65 °C, and better stability (80%) was obtained up to 50 °C for 1 hour of incubation. The enzyme produced showed greater activity in a pH range 4.0-5.0, and more than 80% of stability after 1 hour of contact in a pH range 3.0-7.0. The crude enzymatic extract was able to perform the total conversion of starch to reducing sugar in 6 hours of reaction at 55 °C. For type II wheat flour was obtained a yield of 83% in 6.5 hours, and for wheat bran, 62% in 7 hours. The product of the catalytic reaction was concentrated to obtain 20% ...

Orientador : Prof. Dr. Carlos Ricardo Soccol / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia. Defesa: Curitiba, 13/08/2014 / Inclui referências / Área de concentração: Biotecnologia agroalimentar / Resumo: A economia de mercado dos tempos atuais exige altas produções a baixos custos, e normalmente a relação custo-benefício determina a viabilidade ou a inviabilidade de um negócio. Para a agroindústria não é diferente. Quando se busca a criação de bovinos, suínos, aves, ovinos, dentre outros para o abate, em geral o objetivo é engordar os animais em um curto espaço de tempo e com a maior produção de proteína possível. Há mais de 50 anos o homem domina a técnica de produção de aminoácidos a partir de fermentações, e produtos a base de aminoácidos essenciais e limitantes ao crescimento são agregados às rações para acelerar o crescimento e ganho de peso dos animais. A L-Lisina é um dos 3 aminoácidos essenciais mais importantes para as fases iniciais do crescimento, e seu mercado, no Brasil é dominado por multinacionais. Os produtos mais recorrentes são vendidos em uma forma purificada, normalmente em forma de pó ou de cristais. O objetivo principal deste trabalho foi o de desenvolver um processo viável técnica e economicamente, tendo como produto final uma farinha rica em L-Lisina, e cujo suporte seja um resíduo, subproduto ou coproduto da agroindústria nacional. Inicialmente cepas de Corynebacterium glutamicum foram reativadas e selecionadas, de acordo com seu potencial de produção de L-Lisina. A cepa ATCC 21799 apresentou os melhores resultados, produzindo inicialmente 1,7g/l de L-Lisina, quando cultivada em meio a base de caldo nutriente, em shaker, a 120 rpm, temperatura de 30 oC e pH inicial de 7,0. Após otimização da composição do meio de cultivo, e com fontes mais baratas de nitrogênio e carbono (sulfato de amônio como fonte inorgânica de nitrogênio e melaço de cana como fonte de carbono), a produção atingiu 7,8 g/l. Após geração e seleção de mutantes pelo método clássico da luz ultravioleta, a produção atingiu 9,3g/l. Na etapa seguinte, o caldo fermentado rico em L-Lisina foi impregnado em matrizes sólidas secas, moídas e classificadas (farelo de trigo, casca de soja, bagaço de cana, polpa cítrica e resíduo de malte cervejeiro) e então submetido a ciclos de secagem e reimpregnações. As farinhas resultantes apresentaram conteúdos de até 13,% de L-Lisina em massa seca, e uma análise econômica preliminar mostrou que tais produtos possuem potencial de mercado, desde que os rendimentos da etapa fermentativa sejam maximizados. Neste caso, as farinhas desenvolvidas teriam custo variando entre R$ 0,24 e R$ 0,33 para alimentar um suíno por dia, enquanto que os produtos atualmente comercializados teriam um custo de R$ 0,45. / Abstract: The nowadays market economy requires high productions at low costs, and usually the cost-benefit ratio determines the viability or non-viability of a business. For agribusiness is no different. When cattle, pigs, poultry, sheep, among others are raised for slaughter, the general goal is to fatten the animals in a short time and with the greatest possible protein production. For over 50 years, human mastered the technique of production of amino acids from fermentation, and products based on essential and limiting amino acids for growth are aggregated to feed to accelerate growth and weight gain of the animals. L-Lysine is one of the three most important amino acids essential for the early stages of growth, and its market in Brazil is dominated by multinationals. The most frequent products are sold in a purified form, normally in the form of powder or crystals. The main objective of this work was to develop a technically and economically viable process, whose final product is a flour rich in L-Lysine, and whose support is a waste, a byproduct or a coproduct of the national agribusiness. Initially, strains of Corynebacterium glutamicum were reactivated and selected according to their potential for production of L-Lysine. The ATCC 21799 strain showed the best results, initially producing 1.7 g/l of L-Lysine, when growth in a medium based in nutrient broth in a shaker at 120 rpm, 30 oC and initial pH of 7.0. After optimization of the composition of the medium, and with cheaper sources of carbon and nitrogen (ammonium sulphate as inorganic nitrogen source and cane molasses as carbon source), production reached 7.8 g/l. After generation and selection of mutants by the classical method of ultraviolet light, production reached 9,3g/l. In the next stage, the fermented broth rich in L-Lysine was impregnated in dried, milled and classified solid matrices (wheat bran, soybean hulls, sugar cane bagasse, citrus pulp and brewer spent grain) and then subjected to cycles of drying and reimpregnation. The resulting flours presented contents up to 13% of L-Lysine in dry mass, and a preliminary economic analysis showed that these products have market potential, since the yields of the fermentation step are maximized. In this case, the developed flours would cost between R$ 0.24 and R$ 0.33 to feed one pig per day, while the currently marketed products have a cost of R$ 0.45.

Orientador : Prof. Dr. Carlos Ricardo Soccol / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Tecnologia de Alimentos. Defesa: Curitiba, 29/04/2016 / Inclui referências : f. 51-57-78-852-104-105-122-124 / Resumo: O kefir é tradicionalmente uma bebida produzida a partir de leite através da inoculação de grãos de kefir, uma associação microbiana complexa entre leveduras e bactérias. No entanto, a adaptação de grãos de kefir em diversos outros substratos nãolácteos levou à produção de diferentes bebidas com propriedades funcionais. O objetivo desta tese foi avaliar o uso de diferentes substratos funcionais (extrato de soja hidrolisado, colostro e mel) para o desenvolvimento de novas bebidas probióticas, utilizando grãos de kefir como cultura iniciadora e avaliar a sua capacidade antioxidante e composição físico-química. Além disso, explorar o processo de fermentação de mel com grãos de kefir através de um estudo abrangente de suas propriedades reológicas, cinética em condição de biorreator (fermentação e processo de armazenamento), composição microbiana, potencial antimicrobiano e probiótico, efeito de proteção em danos causados ao DNA e análise sensorial, comparando-a com a bebida tradicional de kefir. A bebida de kefir a base de mel teve maior atividade antioxidante, quando comparada com os substratos extrato de soja hidrolisada e colostro. Altos níveis de bactérias ácido lácticas e populações de levedura (acima de 106 CFU/mL) foram encontrados no produto, compostas principalmente de potenciais estirpes probióticas de Lactobacillus statsumensis, Leuconostoc mesenteroides, Bacillus megaterium, Saccharomyces cerevisiae e Lachancea fermentati. Além disso, a bebida à base mel fermentada com kefir apresentou efeito de proteção contra danos no DNA, com elevada qualidade sensorial quando comparada à bebida tradicional de kefir. Os grãos de kefir foram bem adaptados às condições do biorreator, atingindo altos níveis de viabilidade celular (acima de 106 UFC / mL para levedura e bactérias totais), tendo considerável produção de compostos fenólicos (190 GAE / 100g). Luminosidade L * e croma a * não sofreram grandes alterações e croma b * decresceu durante o tempo de fermentação. Após 35 dias de armazenamento, a bebida de mel fermentada com grãos de kefir manteve as suas características químicas e viabilidade microbiana necessária para ser classificado como um produto probiótico. Os modelos de Ostwald-De Waele (R2 ? 0,98) e de Herschel-Bulkley (R2 ? 0.99) podem ser utilizados para predizer o comportamento da bebida desenvolvida. Os isolados estudados (L. satsumensis, L. mesenteroides e S. cerevisiae) demonstraram resistência a condições ácidas (pH 2.0, 3.0, 4.0 e 7.0) e aos sais biliares (0.3% e 0.6%), apresentando habilidade de sobrevivência na presença de suco gastrointestinal, não demonstrando atividade hemolítica. Todos os isolados apresentaram atividade antagônica frente a E. coli e S. aureus (acima de 7.0 mm). L. satsumensis foi a cepa mais resistente. A bebida de mel fermentada com kefir teve alta atividade antimicrobiana (19.5 a 27.5 mm). L. satsumensis, L. mesenteroides e S. cerevisiae podem ser classificadas como potenciais probióticos. Bebidas à base de kefir têm se apresentado como uma forma alternativa para a produção de bebidas funcionais com atividades probióticas, especialmente para pessoas com necessidades especiais (intolerância à lactose) e para consumidores veganos. O mel pode ser um substrato alternativo ideal para a produção de bebidas de cultura funcional, especialmente para os vegetarianos e consumidores intolerantes à lactose. Os parâmetros analisados durante o processo de bebida a base de mel fermentada com grãos de kefir podem ser considerados relevantes para a produção de uma nova bebida, auxiliando na industrialização deste bioprocesso. / Abstract: Kefir is traditionally a beverage produced from milk by inoculating kefir grains, a complex microbial association between yeast and bacteria. However, adaptation of kefir grains in many other non-dairy substrates has led to production of different beverages with functional properties. The aim of this thesis was to evaluate the use of different functional substrates (soybean hydrolyzed extract, colostrum and honey) to design a novel probiotic beverages using kefir grains as starter culture and evaluate its antioxidant capacity and physical-chemical composition. In addition, explore the fermentation process of honey with kefir grains through a comprehensive study of its rheological properties, kinetic in bioreactor condition (fermentation and storage process), microbial composition, antimicrobial and probiotic potential, protection effect on DNA damage and sensory analysis when compared with traditional kefir beverage. The probiotic potential and antimicrobial properties of Lactobacillus satsumensis, Leuconostoc mesenteroides and Sacharomyces cerevisiae, isolated from honey kefir beverage, was also investigated. Honey-based kefir beverage had higher antioxidant activity when compared with soybean hydrolyzed extract and colostrum substrates. High levels of lactic acid bacteria and yeast populations (over 106 CFU/mL) were found in the product and were mainly composed of potential probiotic strains of Lactobacillus statsumensis, Leuconostoc mesenteroides, Bacillus megaterium, Saccharomyces cerevisiae and Lachancea fermentati. In addition, the honey-based kefir beverage showed protection effect on DNA damage and had a high sensory quality compared to traditional kefir beverage. Kefir grains were well adapted to bioreactor conditions, reached high levels of cell viability (over 106 CFU/mL for total yeast and bacteria), had considerable production of phenolic compounds (190 GAE/100g). Color L* and a* did not highly changed and b* decreased during fermentation time. After 35 days of storage process, honey kefir beverage (HKB) maintained its chemical characteristics and microbial viability as required to be classified as a probiotic product. The models Ostwald-de Waele (R2 ? 0.98) and Herschel-Bulkley (R2 ? 0.99) can be used to predict the behavior of HKB. The isolates showed resistance to acid conditions (pH 2.0, 3.0, 4.0 and 7.0) and bile salts (0.3% and 0.6%), showing ability to survive in the presence of simulated gastric and intestinal juice and did not show hemolytic activity. All the isolates exhibited antagonistic activity against E. coli and S. aureus (up to 7.0 mm). The isolate L. satsumensis showed resistance against the studied pathogens and was the most powerful antagonistic isolates. Honey kefir beverage had high antagonistic activity (19.5 to 27.5 mm). L. satsumensis, L. mesenteroides and S. cerevisiae isolated from honey kefir beverage could be classified as potential probiotics. Kefir-based beverages have shown an alternative way to produce functional beverages with probiotic activities, especially for people with special needs (lactose intolerance) and vegan consumers. Honey could be an ideal alternative substrate for the production of functional cultured beverage, especially for vegans and lactose intolerant consumers. The parameters analyzed during HKB process can be considered for production of a novel beverage product, assisting in the industrialization of this bioprocess. In addition, the investigation of the potential probiotic features of these kefir strains should be useful for the development of novel functional beverage.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-06-12Bitstream added on 2014-06-13T20:35:50Z : No. of bitstreams: 1 messetti_ma_me_rcla.pdf: 454269 bytes, checksum: 23c0ca57b427d9079a9e889b1fb8375b (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Das sementes da mamona extrai-se o óleo de rícino, aplicado in natura ou em sua forma modificada nas áreas médica, farmacêutica e industrial. Um de seus derivados químicos - o Poliquilgerm® - evidencia propriedades antifúngicas sobre Candida albicans e bacteriostática/bactericida sobre Escherichia coli ao nível de 99,9%. Considerando-se estas propriedades aplicou-se o Poliquilgerm em culturas de Leuconostoc mesenteroides, uma bactéria contaminante freqüente dos mostos em indústrias sucro-alcooleiras. Esta bactéria quando contaminante de mostos produz além do ácido láctico a dextrana, um polímero de glicose de consistência gelatinosa que aumenta a viscosidade dos fluidos dos processos. Devido a estas características, no presente trabalho avaliou-se o efeito de diferentes concentrações do Poliquilgerm sobre a viscosidade de soluções de dextrana, bem como em culturas de L. mesenteroides. Analisando-se as soluções de dextrana em contato com o produto conclui-se que o Poliquilgerm® não induziu hidrólise nas ligações glicosídicas da dextrana. O produto nas concentrações de 1,0 e 0,2% inibiu o crescimento de L. mesenteroides alcançando até 100% em ambas as concentrações, evidenciado por quantificação da biomassa e confirmado mediante plaqueamento por técnica Pour Plate, onde a inibição foi de 98% na diminuição das UFC/mL após 24 horas em contato com 1,0% do produto. Em relação à viscosidade da cultura, verificou-se até 20,56% de diminuição quando utilizados 1,0% do produto. Em cultura mista (L. mesenteroides e S. cerevisiae), registrou-se até 6,8% de diminuição da viscosidade. Verificou-se que S. cerevisiae apresenta sensibilidade ao Poliquilgerm nas concentrações 1,0 e 0,2% apenas no tempo inicial, pois após 24 horas a cultura atinge o mesmo nível de crescimento do controle, adaptando-se à presença do produto... / Castor-oil, extracted from seeds of Ricinus communis L., is normally applied in natura or in its modified form in medical, pharmaceutical and industrial areas. One of its chemical derivates – the Poliquilgerm® - showed antifungal properties on Candida albicans, and bacteriostatic/bactericide ones on Escherichia coli reaching 99.9%. Considering these features, Poliquilgerm was applied in cultures of Leuconostoc mesenteroides, a frequent contaminant bacterium of musts on sugar and alcohol industries. This bacterium when contaminant of must produce beyond lactic acid the dextran, a polymer of glucose, with gelatinous consistency which may increase the operation fluids viscosity. Due to these characteristics, in the present study, the effect of different concentrations of Poliquilgerm on viscosity of dextran’s solutions and on cultures of L. mesenteroides was evaluated. Analyzing the solutions of dextrana in contact with the product, it was concluded that it did not induce hydrolysis on glycosidic links. The product in concentrations of 1.0 and 0.2% inhibited the growth of L. mesenteroides reaching up to 100% in both concentrations, as evidenced by biomass quantification and confirmed by plating by Pour Plate technique, which inhibition was 98% of decrease in the CFU / mL after 24 hours in contact with 1.0% of the product. In relation to the culture viscosity, it was observed 20.56% of reduction when it was used 1.0% of the product. In mixed culture (L. mesenteroides and S. cerevisiae), it was registered up to 6.8% of decrease in viscosity. It was observed that S. Cerevisiae shows sensitivity to 1.0 and 0.2% concentrations of Poliquilgerm only at the initial time, because after 24 hours the culture reaches the same level of growth control, getting adaptated to the presence of the product. It was studied the Poliquilgerm hydrolytic activity on release of ART...(Complete abstract, click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-04-13Bitstream added on 2014-06-13T19:35:28Z : No. of bitstreams: 1 morales_em_me_rcla.pdf: 1048441 bytes, checksum: f70fcea5e921f8f337a4a140d3661105 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho avaliou o potencial de misturas, pasteurizadas ou não, contendo farinha de mesocarpo de babaçu (FMB) e farinha de folhas de mandioca (FFM) como substrato de fermentação para o Rhizopus oligosporus. As amostras foram umedecidas a 57%, inoculadas com o fungo e incubadas a 30±2°C até a colonização completa manifestada pela visualização evidente dos micélios. Foram quantificados proteínas, lipídios, carboidratos totais, cinzas e umidade das amostras com variadas concentrações de FMB e FFM (FMB, FMB+2%FFM, FMB+4%FFM, FMB+8%FFM, FMB+16%FFM, FMB+32%FFM e FFM), sendo que as amostras FMB+8%FFM, FMB+32%FFM e FFM apresentaram aumento significativo quanto a quantidade de proteínas. A digestibilidade das amostras foi calculada mediante a digestão com tripsina para a conversão real do valor nutricional relativo da proteína. O valor nutricional relativo (VNR) das proteínas foi avaliado mediante o crescimento do Enterococcus zymogenes, antes e após a fermentação. Os resultados obtidos demonstram que a mistura contendo FMB+32%FFM, após pasteurização e fermentação, apresenta-se como um substrato eficiente para a fermentação em estado sólido pelo R. oligosporus, proporcionando melhorias significativas quanto ao valor de proteínas (11,45 ± 0,105%), minerais (2,85 ± 0,015%) e lipídios (1,48 ± 0,05%). A concentração de aminoácidos essenciais quantificada na amostra apresentou maior quantidade e qualidade ao final do processo, suprindo grande parte da necessidade diária recomendada pela FAO (histidina (185,8 mg/100g), treonina (487,6 mg/100g), valina (526,3 mg/100g), metionina (123,8 mg/100g), isoleucina (417,9 mg/100g), leucina (719,8 mg/100g), fenilalanina (565,0 mg/100g), lisina (425,7 mg/100g), sendo deficiente apenas em triptofano. Os dados desta pesquisa... / This study evaluated the potential of mixtures, pasteurized or not, containing babassu mesocarp flour (BMF) and cassava leaf meal (CLM) as substrate for fermentation by Rhizopus oligosporus. The samples were moisturized to 55%, inoculated with the fungus and incubated at 30±2°C until complete colonization expressed by the clear view of mycelia. Protein, lipids, total carbohydrates, ashes and humidity were quantified of the samples with varying concentrations of BMF and CLM (BMF, BMF+2%CLM, BMF+4%CLM, BMF+8%CLM, BMF+16%CLM, BMF+32%CLM and CLM), whereas the samples containing BMF+8%CLM, BMF+32%CLM and CLM showed a significant increase in the amount of protein. The digestibility of the samples was calculated by trypsin digestion to real converting of relative nutritional value (RNV). The real relative nutritional value of proteins was checked by the growth of Enterococcus zymogenes before and after fermentation. The results obtained show that the mixture containing BMF + 32% CLM, after pasteurization and fermentation presented as an efficient substrate for solid-state fermentation by R. oligosporus, providing significant improvements in value of proteins (11.45 ± 0.105%), minerals (2.85 ± 0.015%) and lipids (1.48 ± 0.05%). The concentration of essential amino acids quantified on sample showed higher quantity and quality on final product, supplying most of diary necessity by FAO’s recommendation (histidine (185.8 mg/100g), threonine (487.6 mg/100g), valine (526.3 mg/100g), methionine (123.8 mg/100g), isoleucine (417.9 mg/100g), leucine (719.8 mg/100g), phenylalanine (565.0 mg/100g), lysine (425.7 mg/100g), being deficient only in tryptophan. The results of this work indicate that babassu... (Complete abstract click electronic access below)