Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-06-27T04:11:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 345986.pdf: 5143636 bytes, checksum: e28b84fa16362f2ce5984a1fbf518a58 (MD5) Previous issue date: 2016 / Pode-se produzir corantes naturais a partir de um processo fermentativo realizado por fungos com baixo custo ambiental, com grande eficiência e sem a necessidade de instrumentação de grande porte para o beneficiamento da matéria-prima. Fungos do gênero Monascus podem produzir pigmentos amarelo, laranja e vermelho, entre outros metabólitos provenientes da fermentação de determinados substratos. Estudar o processo fermentativo e os compostos secundários gerados é relevante para a compreensão das reações envolvidas e da significância dos resultados finais do processo. Durante o processo fermentativo industrial são produzidos gases de exaustão, contendo Compostos Orgânicos Voláteis (abreviação em inglês - VOC) que são oriundos de vários processos bioquímicos e químicos, entre os composto de maior interesse podem ser encontrados os Compostos Orgânicos Voláteis Microbianos (abreviação em inglês - MVOC). Os MVOC estão presentes em vários processos de produção em biotecnologia. Nesse estudo é avaliada a utilização de dois métodos envolvendo SPME e SPE (in vivo), na extração de MVOC, associados com o processo de produção de pigmento, pelo fungo do gênero Monascus. Foram testadas duas espécies do fungo Monascus (Monascus ruber e Monascus sp.). O fungo Monascus ruber foi utilizado para produzir pigmento vermelho a partir da fermentação em biorreator, utilizando-se como meio de cultura submerso uma mistura de 20 g L-1 de pó de arroz, 7 g L-1 de glicina, 2 g L-1 de glucose e água destilada. Os valores de biomassa e pigmento vermelho encontrados para uma fermentação de dez dias foram de 4,03 ± 0,21 g L-1 e 3,96 ± 0,17 (UA480), mostrando que o desempenho da fermentação é comparável com o que já foi descrito por outros autores, estudando a mesma espécie de fungo Monascus. Foram encontrados dezessete compostos associados com a presença do fungo, sendo os principais o etanol, 2-metil-propanol, 3-metil-butanol, 2-metil-butanol e 2-fenil-etanol. Tais compostos foram estudados através de modelos empíricos, onde foram encontrados os valores máximos de 313,87 mg L- 1 para o etanol, 5,51 mg L-1 para o 2-metil-propanol, 2,37 mg L-1 para o 3-metil-butanol, 0,95 mg L-1 para o 2-metil-butanol e 0,70 mg L-1 para o 2-fenil-etanol. Esses valores foram obtidos com a extração (SPME), em espaço confinado (ou headspace), do caldo fermentativo após 102?120 horas de fermentação. Estudos online dos MVOC também foram avaliados por coleta dos gases de exaustão com cartuchos de Xad-2 (SPE), onde foram encontrados os valores máximos de 55,67 µg L-1 para o etanol, 1,28 µg L-1 para o 2-metil-propanol, 0,18 µg L-1 para 3-metil-butanol, 0,10 µg L-1 para o 2-metil-butanol, quando são coletados 28,03 ± 0,04 L, em média, dos gases contendo os produtos da respiração celular e os MVOC identificados nesse trabalho.<br> / Abstract : Natural dyes can be produced from a fermentative process performed by fungi with low environmental cost with high efficiency and without large need for instrumentation to process raw material. The Monascus genus of fungi can produce yellow, orange and red pigments, and other metabolites from fermentation of certain substrates. Studying fermentation process and generated secondary compounds is relevant to understand reactions involved and the significance of the final results of this process. During industrial fermentation process, exhaust gases are produced, containing volatile organic compounds (VOC) derived from various biochemical and chemical processes; among most compounds of interest, it can be found microbial volatile organic compounds (MVOC). The MVOC are present in many biotechnology production processes. This study evaluates the use of two methods involving SPME and SPE (in vivo), for extraction of MVOC associated with pigment production process, by Monascus genus of fungus. Two species of Monascus fungus were tested (Monascus ruber and Monascus sp.). Monascus ruber fungus was used for producing red pigment from fermentation in bioreactor, using as submerged means of culture a mixture of 20 g L-1 powder, 7 g L-1 glycine, 2 g L-1 glucose and distilled water. The values of biomass and red pigment found for fermentation for ten days were 4.03 ± 0.21 g L-1 and 3.96 ± 0.17 (UA480), showing that the performance of the fermenting is comparable to that which has been described by other authors who studied the same species of Monascus fungus. Seventeen compounds were found associated with the presence of the fungus, the main being ethanol, 2-methyl-propanol, 3- methylbutanol, 2-methylbutanol and 2-phenylethanol. Such compounds have been studied by empirical models, which have found maximum values of 313.87 mg L-1 for ethanol, 5.51 mg L-1 for 2-methyl-propanol, 2.37 mg L-1 for 3-methyl-butanol, 0.95 mg L-1 to 2-methylbutanol and 0.70 mg L-1 for 2-phenyl-ethanol. These values were obtained from the extraction (SPME) in confined space (or headspace) of the fermentation broth after 102-120 hours of fermentation. Online studies of MVOC were also evaluated by collecting the exhaustion gases with XAD-2 cartridges (SPE), where were found the maximum values of 55.67 µg L- 1 for ethanol, 1.28 µg L-1 to 2-methyl-propanol, 0.18 µg L-1 to 3- methylbutanol, 0.10 µg L-1 to 2-methylbutanol, when collected 28.03 ± 0.04 L, on average, of the gases containing the cellular respiration products and MVOC identified in this work.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:39:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_9269_Rogério Danieletto - Versão final.pdf: 1180464 bytes, checksum: 8cc877ad50d3cad8b2ad0a558bb171ad (MD5) Previous issue date: 2015-10-09 / Lipases são enzimas que catalisam reações de grande interesse industrial, podendo ser usadas na síntese do biodiesel, que é um combustível alternativo e biodegradável produzido a partir de fontes renováveis, tais como óleos vegetais e gordura animal. O objetivo deste trabalho foi estudar a produção de lipases utilizando fungos Penicillium sp. e Rhizomucor sp. por fermentação em estado sólido (FES). Neste trabalho, a fermentação para a produção das lipases utilizou como substrato o bagaço de cana. Inicialmente, foram realizados ensaios preliminares com o intuito de testar a melhor granulometria do bagaço (0,6 a 1,18 mm ou 0,6 a 2,0 mm), a utilização ou não de uma solução nutritiva e o pré-tratamento químico (peróxido ou ácido-básico) que deveria ser empregado a fim de melhorar a disponibilidade de fonte de carbono para os fungos. Após os ensaios preliminares, buscou-se a otimização das condições de cultivo, sendo estudadas as temperaturas de 28ºC, 33ºC e 38ºC, os teores de umidade de 60%, 70% e 80% e as concentrações do indutor óleo de oliva de 5%, 7,5% e 10% de acordo com o planejamento experimental 33, com 2 pontos centrais, totalizando 29 experimentos. A máxima atividade lipásica (0,470 UI/g) para o Penicillium sp foi obtida nas condições de 33ºC, 80% de umidade e 10% do indutor, idênticas condições para atividade lipásica máxima para o Rhizomucor sp (0,583 UI/g). Para o Penicillium sp. apenas a Temperatura (Q) e Umidade (L) foram significativas a 95% de confiança, entretanto, para o Rhizomucor sp, a Umidade (L), a Umidade (Q) e o indutor (L) foram significativos a 95% de confiança. Após a liofilização do extrato enzimático, foi realizada a transesterificação com uma gordura proveniente da caixa de gordura de uma grande empresa da Grande Vitória, previamente tratada, obtendo-se rendimento de 56,72% para o extrato bruto do fermentado de Penicillium sp. e 59,47% para o extrato bruto do fermentado de Rhizomucor sp.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T23:00:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 315055.pdf: 2283470 bytes, checksum: a4150a222669fb20b9c9a65183fb3564 (MD5) / A crescente preocupação com o futuro esgotamento dos combustíveis fósseis tem impulsionado o desenvolvimento de novas tecnologias para produção de combustíveis alternativos como o etanol. O etanol de segunda geração é dependente da fermentação dos açúcares que constituem a biomassa lignocelulósica, composta por lignina, celulose e hemicelulose. A hemicelulose é composta tanto por hexoses como por pentoses. A xilose é a pentose predominante na lignocelulose, e o segundo açúcar mais abundante na natureza. A levedura Saccharomyces cerevisiae, principal microrganismo utilizado na produção de etanol de primeira geração, é incapaz de fermentar essa pentose. Por essa razão, pesquisas para identificar novas leveduras capazes de fermentar a xilose têm enorme aplicação biotecnológica. Neste trabalho foram analisadas 42 linhagens de leveduras, isoladas de madeira em decomposição na biodiversidade brasileira, como possíveis leveduras fermentadoras de xilose. Entre essas leveduras, quatro novas espécies fermentadoras de xilose foram classificadas e denominadas Spathaspora brasiliensis, Spathaspora roraimanensis, Spathaspora suhii, e Spathaspora xylofermentans. Essas diferentes leveduras Spathaspora apresentaram diferentes rendimentos na produção de etanol quando crescidas em meios contendo xilose ou glicose como fonte de carbono, quando fermentam em sistema de batelada misturas de xilose e glicose, ou hidrolisados enzimáticos de bagaço de cana-de-açúcar. Nossos resultados indicam que as espécies S. roraimanensis, S. xylofermentans e as já conhecidas S. passalidarum e S. arborariae, apresentam os melhores rendimentos na produção de etanol durante a fermentação de xilose. Finalmente, analisamos a expressão relativa de genes, presentes no genoma da levedura S. arborariae, possivelmente envolvidos na metabolização de xilose. Nossos resultados mostraram uma maior expressão relativa de 4 genes (que codificam para as enzimas xilose redutase e xilulocinase, e dois transportadores de xilose) nas células cultivadas em xilose, quando comparado com células crescidas em glicose. Estes novos genes constituem interessantes alvos para, através de engenharia genética, otimizar a produção de etanol a partir de hidrolisados da biomassa lignocelulósica.<br> / Abstract : Growing concerns with the future depletion of fossil fuels has driven the development of new technologies for the production of alternative fuels like ethanol. Second generation ethanol depends on the fermentation of sugars from lignocellulosic biomass, composed of lignin, cellulose and hemicellulose. Hemicellulose contains both hexoses and pentoses. Xylose is the predominant pentose in lignocellulose, and the second most abundant sugar in nature. The yeast Saccharomyces cerevisiae, the major microorganism used in the production of first generation ethanol, is unable to ferment this pentose. Therefore, studies aiming the identification of new yeasts capable of fermenting xylose have several biotechnological applications. In this work we analyzed 42 yeast strains isolated from decaying wood in the Brazilian biodiversity as possible xylose-fermenting yeasts. Among these yeasts, four new xylose fermenting species were classified and named Spathaspora brasiliensis, Spathaspora roraimanensis, Spathaspora suhii, and Spathaspora xylofermentans. These different Spathaspora yeasts presented different ethanol yields when grown in media containing glucose or xylose as carbon source, during batch fermentations with glucose and xylose mixtures, or with sugarcane bagasse enzymatic hydrolysates. Our results indicate that the species S. roraimanensis, S. xylofermentans and the already known S. passalidarum and S. arborariae, show the best yields in ethanol production during xylose fermentation. Finally, we determined the relative expression of genes, present in the genome of the yeast S. arborariae, possibly involved in the metabolism of xylose. Our results showed a higher relative expression of four genes (encoding the enzymes xylose reductase and xyluloquinase, and two xylose transporters) in cells grown on xylose, as compared to cells grown in glucose. These new genes are interesting targets for optimizing, through genetic engineering, the production of ethanol from lignocellulosic biomass hydrolysates.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-03-21T04:09:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344681.pdf: 4209817 bytes, checksum: 49ff9810eceba75eca01c547eae0947b (MD5) Previous issue date: 2016 / Abstract : This thesis was developed in the context of citrus waste biorefineries. Within such biorefineries, it has been proposed that the pectinases to be used for hydrolysis of pectin be produced by solid-state fermentation, using the filamentous fungus Aspergillus niger. During solid-state fermentation, aerial hyphae occupy the interparticle spaces, binding adjacent particles together, while surface, biofilm and penetrative hyphae secrete a pool of hydrolytic enzymes that decrease the firmness of the solid particle. The resulting morphology of the mycelium, namely the spatial distributions of these hyphae, is related to mass and heat transfer within the fermentation bed and, apparently, to the production of hydrolytic enzymes. However, more studies are necessary to understand the factors that determine the morphology of the mycelium. A useful tool for guiding such studies is a 3D phenomenological model that describes the morphology of the mycelium formed by the filamentous fungus and relates this morphology with intra- and extracellular phenomena, such as, for example, intracellular flow of substrate through the fungal network. The aim of the thesis was to provide theoretical and experimental foundations for the development of such a model. This objective was achieved in two main steps: development of a computational model for penetrative and aerial hyphae and time-lapse visualization of mycelial growth. The computational model was developed to explore the factors affecting the distribution of aerial hyphae with height above the surface and of penetrative hyphae with depth below the surface, with rules of branching and inactivation that were different for each type of hypha. These rules were adjusted to data from the literature for the growth of Rhizopus oligosporus and Aspergillus oryzae on solid media. The adjusted rules lead to the hypothesis that penetrative hypha extend mainly downwards, with their maximum length being determined by the firmness of the solid particle and the pressure drop inside the hypha. Meanwhile, aerial hyphae grow in any direction, as though their tips move in a random walk, and there is no limitation of maximum height. Aerial hyphae seem to stop extending due to steric impediments, resulting in a maximum local biomass concentration. In order to study the growth of penetrative hyphae and expression of hydrolytic enzymes, fluorescent strains of Aspergillus niger were constructed. The mode of growth of penetrative hyphae was characterized with various different inoculum density and the types of carbon sources in the medium. These results indicated that penetrative hyphae differentiate around the same time reproductive hyphae begin to grow: extension of leading hyphae is interrupted and intense branchingstarts. In addition, expression of exopolygalacturonase B in penetrative hyphae also changes with differentiation: from apical and limited to few hyphae to subapical and present in the majority of hyphae. / Esta tese foi desenvolvida no contexto de biorrefinarias de polpa cítrica. Para estas biorrefinarias, propõe-se que as pectinases a serem usadas na hidrólise da pectina sejam produzidas por fermentação em estado sólido, utilizando o fungo filamentoso Aspergillus niger. Na fermentação em estado sólido, hifas aéreas ocupam o espaço entre as partículas, entrelaçando partículas adjacentes, enquanto que hifas superficiais, de biofilme e penetrantes secretam enzimas hidrolíticas que modificam a consistência das partículas. A morfologia do micélio formado, ou seja, a distribuição espacial das hifas, está relacionada com a eficiência de transferência de massa e de calor através do leito de fermentação e, aparentemente, com a produção de enzimas hidrolíticas. No entanto, faltam estudos sobre os fatores que determinam a morfologia do micélio. Uma ferramenta útil para guiar estes estudos é um modelo fenomenológico 3D que descreve a morfologia adotada pelo fungo filamentoso e relaciona esta morfologia a fenômenos intra e extracelulares, como, por exemplo, fluxo intracelular de substrato através do micélio. O objetivo desta tese foi obter fundamentação teórica e experimental para o desenvolvimento deste modelo. Para este fim, o trabalho foi conduzido em duas partes: desenvolvimento de um modelo matemático para hifas penetrantes e aéreas e visualização do crescimento do micélio em time-lapse. O modelo matemático foi desenvolvido para investigar os fatores que afetam a distribuição de hifas aéreas em função da altura acima da superfície do meio e de hifas penetrantes em função da profundidade abaixo da superfície. Neste modelo, o espaço acima e abaixo da superfície é dividido em andares e a extensão das hifas é descrita pela adição de segmentos de hifa, de tamanho fixo, em cada andar. O modelo inicia-se com pontas de hifa na superfície, a partir das quais segmentos de hifa podem estender e cada segmento formado pode continuar estendendo, ramificar ou inativar, de acordo com regras de probabilidade, que são diferentes para cada tipo de hifa. Estas regras, e os parâmetros correspondentes, foram ajustadas aos dados de distribuição de biomassa de Rhizopus oligosporus e Aspergillus oryzae, em diferentes meios sólidos. Com base nestas regras, foram propostas hipóteses de que as hifas penetrantes estendem principalmente para baixo e o comprimento máximo delas é determinado pela consistência da partícula sólida e pela perda de carga no interior da hifa. Enquanto isso, as hifas aéreas crescem em qualquer direção, como se suas pontas se movimentassem seguindo o passeio aleatório, e não há limitação de altura máxima para o crescimento. As hifas aéreas param de estender devido ao impedimento estérico,resultante de uma máxima concentração local de biomassa. A fim de investigar o crescimento de hifas penetrantes e a expressão de pectinases ao longo do micélio, duas cepas fluorescentes de Aspergillus niger foram desenvolvidas: as duas cepas expressam o gene eGFP (proteína fluorescente verde melhorada) sob um promotor constitutivo e um gene de fusão de uma poligalacturonase e mCherry, que é uma proteína fluorescente vermelha, sob o promotor nativo da poligalacturonase. A poligalacturonase escolhida para a cepa pgaRed foi a endopoligalacturonase B, codificada no gene pgaB, cujo promotor é constitutivo, ao passo que a poligalacturonase escolhida para a cepa pgxRed foi a exopoligalacturonase B, codificada no gene pgxB, cujo promotor é induzido por galacturonato presente no meio. Através destas cepas, o modo de crescimento das hifas penetrantes foi caracterizado: se a densidade de esporos é baixa, hifas penetrantes podem ser formadas diretamente do tubo germinativo, caso contrário, as hifas penetrantes são formadas apenas depois que as hifas superficiais atingirem uma densidade mínima; as ramificações são subapicais e bem distribuídas ao longo da hifa parental, exceto quando a densidade de hifas dentro do sólido é alta e, neste caso, as ramificações ocorrem nas regiões de menor densidade de hifas, que geralmente são próximas às pontas das hifas parentais. As hifas penetrantes diferenciam-se no mesmo momento em que surgem as hifas reprodutivas e, a partir deste momento, as hifas parentais param de estender e ocorre intensa formação de ramificações. Além disso, a expressão de pgxB nas hifas penetrantes muda de apical, e limitada a poucas hifas, para subapical e presente na maioria das hifas. O tipo de fonte de carbono afeta o tempo de germinação, a profundidade máxima atingida pelas hifas penetrantes e a frequência de ramificação por hifa. Por fim, o conhecimento adquirido com as cepas fluorescentes foi utilizado para delinear como o modelo fenomenológico 3D deve ser desenvolvido no futuro.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. / Made available in DSpace on 2012-10-21T14:16:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A fermentação da maltose e maltotriose por Saccharomyces cerevisiae é de fundamental importância para diversas aplicações industriais desta levedura. No presente trabalho foi analisado aspectos do metabolismo destes açúcares relevantes para os processos de panificação e cervejaria. Por exemplo, células de leveduras continuam fermentando a massa do pão mesmo quando submetidas a refrigeração, sendo esta uma característica indesejável nas cepas de panificação. Uma vez que a maltose é o principal açúcar encontrado na massa do pão, a influência do frio (10ºC) na fermentação deste açúcar foi analisada em uma cepa selvagem de S. cerevisiae, e numa cepa csf1. mutante incapaz de transportar glicose e leucina a baixas temperaturas. A baixa temperatura afeta a cinética da fermentação por diminuir a velocidade de crescimento e rendimento celular final, com quase nenhum etanol produzido a partir de maltose pelas células selvagens a 10oC. A cepa csf1. foi incapaz de crescer em maltose a 10oC, indicando que o gene CSF1 é também necessário para a utilização de maltose a baixas temperaturas. Entretanto, o mutante csf1. também mostrou inibição acentuada da fermentação de glicose e maltose por estresse salino, além de uma significativa sensibilidade a uma série de compostos tóxicos, incluindo higromicina B, Ca2+, tetrametilamônio e pH ácido, mas não a altas concentrações de K+. Estes resultados indicam que o gene CSF1 estaria também envolvido na regulação de outros processos fisiológicos, incluindo a homeostase iônica. Em cervejaria a otimização do processo fermentativo depende da eficiente utilização de maltose e maltotriose pelas células de S. cerevisiae. Entretanto, as leveduras têm dificuldade de fermentar a maltotriose, e a incompleta utilização deste açúcar resulta, por exemplo, em uma cerveja de baixa qualidade, com um elevado extrato filtrável e sabor atípico. Para tentar compreender melhor a metabolização da maltotriose, a utilização deste açúcar foi analisada em cepas de S. cerevisiae com genótipos definidos e deletadas, ou não, em permeases específicas. A cepa selvagem analisada cresce lentamente em maltotriose, somente após uma extensa fase lag, sem produzir etanol durante o crescimento. Este fenótipo (crescimento lento e não fermentativo) não foi alterado pela deleção do gene AGT1, indicando que outro(s) transportador(es) estaria(m) provavelmente envolvido(s) na lenta utilização da maltotriose. Por outro lado uma cepa deletada nos transportadores de hexoses (hxt1-7. gal2.) fermentou eficientemente a maltotriose, mas quando o gene AGT1 foi deletado do genoma a cepa voltou a respirar este açúcar, indicando que a permease codificada pelo AGT1 é fundamental para a fermentação da maltotriose. Uma vez que a expressão constitutiva dos genes MAL é uma característica altamente desejável em cepas de panificação e cervejaria, decidiu-se analisar a contribuição que um gene regulador constitutivo teria na fermentação da maltotriose. Enquanto que algumas cepas MAL constitutivas foram capazes de fermentar eficientemente a maltotriose, a transformação de uma cepa selvagem incapaz de fermentar este açúcar com um plasmídeo contendo o gene MAL63c não melhorou a produção de etanol a partir de maltotriose. Estes resultados indicam a existência de outros fatores necessários para a eficiente fermentação de maltotriose por Saccharomyces cerevisiae. and maltotriose fermentation by Saccharomyces cerevisiae is of prime importance for several industrial applications of this yeast. In this work we have analyzed several aspects of the metabolism of these sugars relevant to the brewing and baking processes. For example, yeast cells still ferment the dough under refrigerated conditions, a characteristic highly undesirable for backing strains. Since maltose is the most abundant sugar in backing dough, we have studied the influence of cold temperature (10oC) on the fermentation of maltose by a S. cerevisiae wild-type strain, and a csf1. mutant impaired in glucose and leucine uptake at low temperatures. Cold temperature affected the fermentation kinetics by decreasing the growth rate and the final cell yield, with almost no ethanol been produced from maltose by the wild-type cells at 10oC. The csf1. strain did not grew on maltose when cultured at 10oC, indicating that the CSF1 gene is also required for maltose consumption at low temperatures. However, this mutant also showed increased inhibition of glucose and maltose fermentation under salt stress, and an increased sensitivity to several toxic compounds, including hygromycin B, Ca2+, tetramethylammonium and acidic pH, but not to high K+ concentrations. These results indicate that the CSF1 gene is probably involved in the regulation of other physiological processes, including ion homeostasis. Fermentation process optimization in the brewing industry depends on the efficient utilization of maltose and maltotriose by S. cerevisiae. However, yeasts have a difficulty to ferment maltotriose, and the incomplete utilization of this sugar results, for example, in a low quality beer with high content of fermentable sugars and atypical flavor profiles. To further understand the utilization of maltotriose, we analyzed the uptake of this sugar in yeasts strains with defined genotypes, deleted or not in specific transporters. The wild-type strain analyzed grows slowly in maltotriose, only after an extensive lag phase, and no ethanol was produce during growth. This phenotype (slow growth with no fermentation) was not affected by deletion of the AGT1 gene, indicating that probably other transporters may be involved in the slow utilization of maltotriose. On the other hand, a strain that was deleted in the hexose transporters (hxt1-7. gal2.) fermented maltotriose efficiently, but when the AGT1 gene was disrupted from the genome the strain started to respired the sugar, indicating that the AGT1 permease is required for maltotriose fermentation. Since the constitutive expression of MAL genes is a desired property of baker#s and brewery#s strains, we analyzed the contribution that a constitutive regulatory gene would have in maltotriose fermentation. While some MAL constitutive strains were capable to efficiently ferment maltotriose , the transformation of a wild-type strain incapable to ferment this sugar with a plasmid harboring the MAL63c gene did not improve ethanol production from maltotriose. These results indicate the existence of other factors required for the efficient fermentation of maltotriose by Saccharomyces.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T10:27:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T23:05:45Z : No. of bitstreams: 1 177253.pdf: 25762417 bytes, checksum: 08ff918d80f18b8d7fa947c864df47ec (MD5) / Este estudo inicia uma nova geração de bioprocessos para a produção de inoculantes de fungos ectomicorrízicos (fECM). Foi estudada a produção de inoculante do fECM Pisolithus microcarpus (isolado UFSC-Pt 116), em biorreator tipo airlift com circulação externa. Inicialmente, estudou-se o efeito da composição do meio de cultura sobre a produção de biomassa fúngica, utilizando-se como base os meios Melin-Norkrans Modificado (MNM) e meio Litchfield e Arthur (L&A). Uma das variações do meio L&A, que promoveu maior produtividade, foi estudada por meio de planejamento fatorial, tendo-se como variáveis os componentes: peptona, extrato de levedura e glicose (g.L-1). A concentração de glicose pôde ser aumentada em até 40%, permitindo um melhor rendimento do biorreator. A peptona (de carne ou soja) apresentou fatores de crescimento importantes, enquanto que o extrato de levedura apresentou fatores deletérios. Em biorreator airlift o fungo cresceu principalmente na forma de pellets densos e esféricos, havendo grande produção de pigmentos. Os valores de velocidade específica máxima de crescimento foram 0,391 dia-1, para o cultivo em frascos, e 0,576 dia-1, para o cultivo no airlift. Os valores de conversão foram 0,42 g.g-1, e de produtividade de 0,49 g.L-1.dia-1, para os dois processos. O biorreator airlift forneceu velocidade específica de formação de biomassa superior a outros processos citados na literatura, com relação ao gênero Pisolithus, mostrando-se promissor para produção de biomassa de fECM. São necessários, no entanto, estudos visando controlar a fisiologia de crescimento do fungo e a adequação do processo ao cultivo de outros isolados/espécies de fECM.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. / Made available in DSpace on 2012-10-19T08:07:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T23:05:59Z : No. of bitstreams: 1 184518.pdf: 3116297 bytes, checksum: 4a86adba383c87f0952df50a559f4534 (MD5) / O vinho é uma bebida extremamente complexa pela sua composição, pelos fatores naturais e humanos que influem em suas características e por sua constituição química e bioquímica, que o caracterizam como um produto único e atraente. Esta complexidade incentivou a experimentar, de forma pioneira, o uso de um biorreator não convencional do tipo airlift de circulação externa na pré-fermentação do mosto de uva para a produção de vinhos. Esta pesquisa foi desenvolvida em duas etapas; a primeira aeróbia no biorreator airlift, para acompanhar o crescimento das leveduras e verificar o estágio ótimo de seu desenvolvimento, e a etapa anaeróbia para verificar o tempo de desdobramento e o rendimento dos açúcares em álcool. O uso do biorreator airlift diminuiu o tempo total do desdobramento dos açúcares em aproximadamente 10 dias em comparação aos métodos usuais, apresentando um produto final com menores teores de açúcares residuais, o que ocasionou uma melhoria no fator de conversão de substrato em álcool. O ensaio permitiu concluir que o uso do biorreator tipo airlift de circulação externa pode ser utilizado na indústria vinícola na pré-fermentação e posterior incubação dos mostos de uvas brancas e tintas nas fermentações mantidas em recipientes fechados, visto que atende às necessidades microbiológicas das leveduras.

Made available in DSpace on 2016-02-05T18:30:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-06-18. Added 1 bitstream(s) on 2016-02-05T18:34:10Z : No. of bitstreams: 1 000857369.pdf: 1913913 bytes, checksum: 2f38669e1a503f107487f09a70af3b0c (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / As lacases são enzimas que catalisam uma reação que oxida moléculas aromáticas fenólicas. Com grande potencial biotecnológico, as lacases podem ser empregadas em diversos setores industriais. Suas principais aplicações são referentes a indústria de polpa e papel, têxtil, alimentícia, bem como na química sintética e biorremediação. Em estudos prévios, o fungo basidiomiceto Peniophora sp. CBMAI 1063, isolado da esponja marinha Amphimedon viridis, apresentou 1.350 U/L de atividade para lacases em meio submerso salino otimizado. Tendo em vista a importância dos fungos e dessas enzimas para a biotecnologia, o objetivo do trabalho foi estudar a produção de lacases pelo basidiomiceto de origem marinha Peniophora sp. CBMAI 1063 em biorreatores de bancada. Foram conduzidos 11 cultivos em biorreatores de agitação mecânica (STR) e um em biorreator pneumático (air-lift), definindo parâmetros como o tempo em que o inóculo do biorreator deve ser incubado, frequência de agitação, kLa e valor do pH inicial. A atividade máxima para lacases obtida em biorreator de agitação mecânica foi de 2.700 U/L em 120h de cultivo, em 150 rpm de agitação (1,0 vvm: kLa de 17,2 h-1) e pH 4,5 inicial. Nessas condições e com o inóculo cultivado também por 120h, a taxa máxima de formação do produto foi de 60 U/L.h e produtividade máxima de 25,5 U/L.h. O fungo quando cultivado em biorreator air-lift sob 1,0 vvm de aeração apresentou atividade de 4.014 U/L em 96 horas de cultivo, com taxa máxima de formação do produto de 55 U/L.h e produtividade máxima de 40 U/L.h. Análises da macro-morfologia fúngica ao término do bioprocesso indicaram que o biorreator STR causou mais danos ao micélio fúngico do que o cultivo em biorreator air-lift. Experimentos adicionais em frascos agitados demonstraram que o fungo Peniophora sp. CBMAI 1063 apresentou melhores atividades para lacases e maiores índices de biomassa seca na presença de 65%... / Laccases are enzymes that catalyzes a reaction that oxidizes phenolic compounds. With a great biotechnological potential, laccases can be applied in many industrial areas. Most of the applications are related to pulp and paper, textile, food and beverage industries, as well as in synthetic chemistry and bioremediation. In earlier studies, the basidiomycete Peniophora sp. CBMAI 1063, isolated from marine sponge Amphimedon viridis, exhibited 1.350 U/L of laccases' activity under submerged culture in optimized saline medium. Taking into consideration the importance of the fungi and these enzymes for biotechnology, the purpose of this work was to study the laccases' production by the marine-derived basidiomycete Peniophora sp. CBMAI 1063 in bench bioreactors. It was performed 11 experiments in stirred tank reactor (STR) and one in pneumatic bioreactor (air-lift), establishing parameters such as inoculum incubation time, frequency of agitation, kLa, and initial pH value. The maximum laccases activity obtained in stirred tank reactor was 2.700 U/L in 120 hours of cultivation under 150 rpm of agitation (1,0 vvm: kLa de 17.2 h-1) and initial pH value of 4.5. In those conditions, with the inoculum cultivated for 120 hours, the maximum product formation rate was 60 U/L.h and the maximum productivity was 25.5 U/L.h. The fungus when cultivated in air-lift bioreactor under 1.0 vvm of aeration showed the activity of 4.014 U/L in 96 hours of growth. The maximum product formation rate obtained in that experiment was 55 U/L.h and the maximum productivity was 40 U/L.h. Analysis of the macro-morphology at the end of the processes indicated that STR bioreactor caused more damage to the fungus' mycelium than the air-lift bioreactor. Additional experiments in agitated flasks showed that the fungi Peniophora sp. CBMAI 1063 had higher laccases' activity and higher yields of dry biomass in the presence of 65% (v/v) of artificial seawater (ASW) and 2mM of ...

Orientador : Prof. Dr. David Alexander Mitchell / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Defesa: Curitiba, 30/03/2016 / Inclui referências : f.66-72 / Área de concentração: Desenvolvimento de processos químicos / Resumo: A fermentação em estado sólido (FES) tem o potencial de ser utilizada para a produção de pectinases, que poderiam então ser utilizadas para a sacarificação de pectina em biorrefinarias de polpa cítrica. Em um estudo recente da produção de pectinases por Aspergillus niger em biorreator de leito fixo em escala piloto, foram reportados problemas com a aglomeração de partículas e encolhimento do leito. Isto provocou a formação de caminhos preferenciais, levando ao superaquecimento em regiões localizadas do leito e à falta de uniformidade da atividade pectinolítica no final do cultivo. No presente trabalho, foi investigada a utilização da agitação intermitente como uma estratégia para prevenir a aglomeração e, assim, melhorar o desempenho em um biorreator de leito fixo para a produção de pectinases. Foram comparados três regimes de agitação com um substrato que consiste da mistura de 27 kg de farelo de trigo e 3 kg de bagaço de cana de açúcar: uma única agitação (10 h), três agitações (8, 10 e 12 h) e cinco agitações (a cada 2 h de 8 a 16 h). Foi obtida boa uniformidade na atividade pectinolítica após um evento de agitação, mas se o leito ficar sem agitação por períodos em torno de 10 h, o problema da aglomeração tende a retornar, o que pode levar a perda da uniformidade. O regime com o melhor desempenho foi um cultivo de 20 h com três agitações. A aglomeração não ocorreu e, como resultado, a temperatura do leito foi mantida na faixa de 30 a 35°C, que é favorável ao crescimento de A. niger. Através desse controle da temperatura, é possível promover a homogeneidade da atividade pectinolítica, com níveis uniformes ao longo de toda a extensão do leito no momento da colheita. Para 15 amostras retiradas a partir de diferentes posições na vertical e na horizontal do leito no final desse cultivo, a atividade pectinolítica média foi de 22 U g?1, com desvio padrão da amostra de 2 U g?1. Conclui-se que a utilização de biorreatores de leito fixo com agitação intermitente é uma estratégia promissora para a produção de pectinases em FES. Palavras-chave: Fermentação em estado sólido. Biorreator de leito fixo. Aspergillus niger. Agitação intermitente. Pectinases. Uniformidade do produto. / Abstract: Solid-state fermentation (SSF) has the potential to be used for the production of pectinases, which could then be used for the saccharification of pectin in citrus waste biorefineries. In a recent study of production of pectinases by Aspergillus niger in a pilot-scale packed-bed bioreactor, we encountered problems with the agglomeration of particles and shrinkage of the substrate bed. This led to the creation of preferential flow paths, with overheating in localized regions of the bed and a lack of uniformity of pectinase levels at the end of the fermentation. In the current work, we investigated the use of intermittent agitation as a strategy for preventing agglomeration and thereby improving the performance of our pilot-scale packed-bed bioreactor. We compared three agitation regimes with a substrate mixture consisting of 27 kg of wheat bran and 3 kg of sugarcane bagasse: a single agitation (10 h), three agitations (at 8, 10 and 12 h) and five agitations (every 2 h from 8 to 16 h). Good uniformity of pectinase activity in the bed was achieved after an agitation event, but if the bed was left unmixed for periods of around 10 h, the agglomeration problems tended to return, with subsequent loss of uniformity. The best regime was that with three agitations. Agglomeration did not occur and, as a result, the bed temperature was maintained in the range of 30 to 35°C, which is favorable for growth of A. niger. Harvesting would be at 20 h, when the pectinase levels were relatively uniform within the bed: For 15 samples removed from different vertical and horizontal positions of the bed at this time, the average pectinase activity was 22 U g?1 and a sample standard deviation of 2 U g?1. We conclude that use of intermittently-mixed packed-bed bioreactors is a promising strategy for producing pectinases in SSF. Key-words: Solid-state fermentation. Packed-bed bioreactor. Aspergillus niger. Intermittent agitation. Pectinases. Product uniformity.

Orientador : Profª. Drª. Adriane Bianchi Pedroni Medeiros / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Bioprocessos e Biotecnologia. Defesa: Curitiba, 19/05/2015 / Inclui referências : f. 90-96 / Área de concentração: Biotecnologia agroalimentar / Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um processo para obtenção de um aroma frutal, cujo principal componente foi o acetato de isoamila, biossintetizado por Pichia fermentans em fermentação submersa. O perfil da produção do aroma foi estudado durante 28 horas de fermentação por HS/SPME-CG (microextração em fase sólida do "headspace") sendo que a produção máxima foi alcançada em 6h de fermentação. Estudos do processo de pervaporação foram realizados para concentrar/recuperar o aroma natural produzido. Foram testadas temperaturas da alimentação do pervaporador a 30, 45 e 60 °C. Determinou-se o fluxo total (Jt), o fluxo parcial dos componentes (Ji) e o fator de enriquecimento (?) para definir a melhor condição de recuperação do aroma natural frutal. Foi utilizada a membrana Pervap 4060-Sulzer. A temperatura selecionada foi de 45 °C. O aroma líquido obtido por pervaporação e o fermentado bruto foram submetidos à secagem em "spray dryer". Goma arábica, dextrina, maltodextrina e uma mistura de dextrina e maltodextrina foram testados como agentes encapsulantes. Os melhores resultados foram obtidos como amido modificado (20% de dextrina) seguido da mistura de dextrina (15%) e maltodextrina (15%) com eficiência de encapsulamento de 68,95% e 39,33%, respectivamente. O aroma líquido natural produzido foi aplicado em refrigerante e em coquetel (bebida tipo "Ice"). O perfil sensorial das bebidas foi avaliado por aromistas treinados e apresentaram notas frutais que remeteram a banana. / Abstract: In this work a process for obtaining a fruity aroma was developed, the main component is the isoamyl acetate, biosynthesized by Pichia fermentans in submerged fermentation. The profile of the aroma production was studied for 28 hours fermentation by HS / SPME-GC (headspace solid phase microextraction) and the maximum production was achieved in 6h SmF. Studies of the pervaporation process were performed to recover the natural aroma produced. The feed temperatures of 30, 45 and 60°C in pervaporation were tested, which were determined total flux (Jt), partial flux of components (Ji) and enrichment factor (?). The best temperature was 45 °C, within the ranges tested for membrane used (Pervap 4060-Sulzer) and recovery of the natural fruity aroma. The fermented (crude aroma) and liquid natural aroma obtained were dried in spray dryer. Arabic gum, dextrin, maltodextrin and a mixture of dextrin and maltodextrin were tested as encapsulating agents. The best agent was modified starch (20% dextrin) followed by the mixture dextrin (15%) and maltodextrin (15%), the encapsulation efficiency was 68.95% and 39.33%, respectively. The natural liquid aroma produced was applied to soda and ice cocktail. The sensory profile of the drinks was evaluated by trained flavorists, these fruity notes refers the banana flavours.