Orientador: Maria Lucia Gonsales da Costa Araujo / Banca: Oswaldo Garcia Junior / Banca: Alberto Colli Baldino Junior / Resumo: Os grupos de antibióticos mais importantes clinicamente são os dos b-lactâmicos, aminoglicosídeos e tetraciclinas. Streptomyces clavuligerus produz vários compostos b- lactâmicos, com destaque para os antibióticos envolvidos na rota biossintética da cefalosporina C (penicilina N, deacetoxicefalosporina C e cefamicina C) e o ácido clavulânico (AC) que, embora não tenha atividade biológica significativa, é um potente inibidor de b-lactamases (penicilinases e cefalosporinases). A cefamicina C (CefC) é uma 7-metoxi-cefalosporina que apresenta maior atividade que a cefalosporina C (CPC), produzida somente por fungos, por ser resistente a b-lactamases. Apesar das rotas biossintéticas de AC e CefC serem completamente independentes em S. clavuligerus, são controladas pelo mesmo elemento multifuncional (ccaR), o que dificulta a indução da produção de um ou outro composto durante o processo fermentativo. No presente trabalho, procurou-se obter maiores concentrações de CefC manipulando-se componentes em meio solúvel de cultivo de S. clavuligerus, selecionados dentre compostos que, segundo a literatura, atuam como agentes reguladores da síntese daquele antibiótico. As fermentações foram realizadas em frascos agitados (28ºC, 260 rpm) para selecionar fontes de C e de N e, então, avaliar o processo no melhor meio-padrão, variando-se concentrações combinadas de L-lisina (10 a 108 mM) e -cetoglutarato (3 a 110 mM) através de metodologia de planejamento experimental. A presença de -cetoglutarato acarretou em aumento indesejável de pH, afetando negativamente o processo e os melhores resultados (entre 300 e 400 mg CPC totais/L após 72 horas de fermentação) foram obtidos no meio adotado como meio-controle, contendo amido e extrato protéico de semente de algodão como principais fontes de C e N, respectivamente, e L-lisina. / Abstract: The most important groups of antibiotics, from a clinical standpoint, are -lactams, aminoglycosides and tetracyclines. Streptomyces clavuligerus produces several -lactam compounds, primarily the antibiotics involved in the biosynthetic route of cephalosporin C (penicillin N, deacetoxycephalosporin C and cephamycin C) and clavulanic acid (CA), which, despite its slight biological activity, is a potent inhibitor of -lactamases (penicillinases and cephalosporinases). Cephamycin C (CMC) is a 7-methoxycephalosporin with higher bioactivity than cephalosporin C (CPC) because it is more resistant to -lactamases. Although the biosynthetic routes of CA and CMC are completely independent in S. clavuligerus, they are controlled by a common multi-functional element (ccaR), which hinders induction of the production of one or the other compound during the fermentation process. In this work, we sought to obtain higher concentrations of CMC by handling compounds in a soluble medium of S. clavuligerus, which were selected from compounds that, according to the literature, act as regulating agents in the synthesis of that antibiotic. Fermentation was carried out in flasks under shaking (28ºC, 260 rpm), in order to select sources of C and N. The process was then evaluated in the best standard medium, by varying combined concentrations of lysine (10 to 108 mM) and -ketoglutarate (3 to 110 mM) using an experimental planning methodology. The presence of -ketoglutarate caused an undesirable increase in pH, negatively affecting the process. The best results (between 300 and 400 mg/L of total CPC after 72 h of fermentation) were obtained in the medium used as the control, which contained starch and cottonseed protein extract as main sources, respectively, of C and N, and L-lysine. / Mestre

Orientador: Dejanira de Franceschi de Angelis / Coorientador: Alexandre Nunes Ponezi / Banca: Clóvis Parazzi / Banca: Jonas Contiero / Banca: Jorge Hori / Banca: Luciana Fontes Coelho / Resumo: Neste trabalho avaliou-se a produção de ácido lático por bactérias isoladas de alimentos deteriorados e da agroindústria. As cepas foram isoladas e purificadas pela técnica de diluição seriada e plaqueamento por superfície, utilizando solução salina e meio MRS sólido com adição de actidiona 0,5% e CaCO3 0,3%, respectivamente. As fermentações foram conduzidas em frascos do tipo Schott, em meios MRS e MRS modificado com 40% de glicose, com e sem ajuste do pH, a temperatura de 35°C ± 2°C por 96h. O inoculo foi padronizado a O.D. de 0,08 a 0,1, 625nm. Durante as fermentações foram avaliados o consumo da glicose (g.L-1), o crescimento microbiano (UFC.mL-1), a produção de ácido lático (g.L-1), o rendimento (YP/S) % e a produtividade (g/L.h-1). As análises de quantificação do ácido lático foram realizadas por Lactímetro® e por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). A maior produção de ácido lático (15,60 g.L-1) foi obtida pela Cepa 22 em MRS modificado com um rendimento (YP/S) de 39,0 % e produtividade de 0,41 g/L.h-1. Nas fermentações em biorreator a maior produção de ácido lático (18,23 g.L-1) foi obtida pela Cepa 16 em MRS com um rendimento (YP/S) de 91,13 % e produtividade de 3,31 g/L.h-1. As cepas 16 e 22 foram identificadas como gênero Enterococcus / Abstract: This work evaluated lactic acid production by isolated bacteria from spoiled food and agroindustry. Strains were isolated and purificated by serial dilution in sterile saline solution and platings in MRS agar with 0.5% actidione and 0.3% of CaCO3. Fermentations were performed in MRS media and MRS modified media with glucose 40%, with and without pH adjustment at temperature 35°C ± 2°C for 96h. The inoculum was standardized OD 0.08 to 0.1 at 625nm. The consumption of glucose (g.L-1), microbial growth (CFU. mL-1), lactic acid production (g.L-1), yield (YP/S)% and productivity (g/L.h-1) were determined during fermentations. Lactic acid quantification were performed by Lactimeter® and high performance liquid chromatography (HPLC). The higher lactic acid content observed was (15.60 g.L-1) strain 22 in MRS modified media with a yield (YP/S) of 39.0 % and productivity of 0.41 g/L.h-1. In fermentations by bioreactor the higher lactic acid content observed was (18.23 g.L-1) strain 16 in MRS media with a yield (YP/S) of 91.13% and productivity of 3.31 g/L.h-1. The strains 16 and 22 were identified like genus Enterococcus / Doutor

Orientador: Jonas Contiero / Banca: Henrique Ferreira / Banca: Marcia Regina Brochetto Braga / Resumo: A crescente preocupação com o meio-ambiente requer alternativas para o consumo de combustíveis fosseis. O biodiesel, por exemplo, foi desenvolvido como alternativa ao óleo diesel mineral. Sua produção é bastante grande e tende a crescer ainda mais. Entretanto, em sua produção, o biodiesel produz glicerol, que necessita de purificação, em um processo bastante caro. Uma alternativa seria a utilização do glicerol bruto para a produção de outros compostos de maior valor, através de fermentação. Nesse caminho, uma das alternativas seria a produção de 1,3-propanodiol (1,3-PDO), um álcool de alto valor industrial, com diversos usos nas diversas áreas industriais, em especial na produção de um polímero similar ao PET, o PTT. A produção de 1,3-PDO a partir de glicerol é conhecida em alguns micro-organismos, como a Klebsiella pneumoniae, por exemplo. O presente trabalho teve por objetivo construir a via de produção de 1,3-PDO, presente em K. pneumoniae, em Escherichia coli geneticamente modificada, para a produção de 1,3-PDO através de um micro-organismo bastante utilizado na industria, utilizando a engenharia metabólica / Abstract: The growing concern with the environment requires the use of alternatives to fossil fuels. Biodiesel, for example, was developed as an alternative to mineral diesel. Its production is quite large and likely to grow even more. However, in its production, biodiesel produces glycerol, which needs purification, in a quite expensive process. An alternative would be the use of raw glycerol to produce other compounds of higher value by fermentation. In this way, an alternative would be the production of 1,3-propanediol (1,3-PDO), an alcohol of high industrial value with many uses in several industrial fields, particularly in the production of a polymer similar to PET, the PTT. The production of 1,3-PDO from glycerol is known in some micro-organisms such as Klebsiella pneumoniae, for example. The present study aimed to build the pathway of the production of 1,3-PDO, present in K. pneumoniae, in Escherichia coli genetically modified, for the production of 1,3-PDO by a micro-organism widely used in industry, using metabolic engineering / Mestre

Orientador: Sâmia Maria Tauk-Tornisielo / Coorientador: Sandra Regina Ceccato Antonini / Banca: Eleni Gomes / Banca: Dejanira de Franceschi de Angelis / Banca: Antonio Sampaio Baptista / Banca: / Resumo: A procura por novas espécies de leveduras capazes de fermentar pentoses é um dos desafios frente às dificuldades na tecnologia da produção de etanol de segunda geração. Além disso, a utilização de resíduos lignocelulósicos para tal fim requer uma etapa de hidrólise para a despolimerização da fração hemicelulósica. O emprego de ácidos tem sido utilizado frequentemente devido ao baixo custo e alta eficiência. Inibidores, no entanto podem também ser liberados juntamente com os açúcares, ocasionando inibição da atividade fermentativa das leveduras. Neste contexto, este estudo teve por objetivo realizar o isolamento de linhagens de leveduras de fontes naturais (caldo, bagaço e rizosfera de cana-de-açúcar, e palha de milho), a avaliação presuntiva da capacidade de fermentação de pentoses (Dxilose e L-arabinose) e a identificação da linhagem selecionada, a qual foi avaliada quanto à habilidade de crescimento e fermentação de pentoses utilizando meio sintéticos em diferentes condições ambientais assim como hidrolisados ácidos de bagaço de cana-de-açúcar. Dentre 350 isolados, 39 apresentaram atividade fermentativa de arabinose (56,4%) ou xilose (38,5%) ou ambas (5,1%). Uma das linhagens que apresentou fermentação tanto de arabinose quanto de xilose (código 311), isolada de caldo de cana-de-açúcar, foi identificada por meio da amplificação da região D1/D2 do gene 26S e da região ITS do DNA ribossomal como sendo da espécie Meyerozyma guilliermondii. Esta linhagem foi avaliada quanto à influência da fonte de carbono (glicose, xilose ou arabinose), pH (3,5; 4,5; 5,5) e temperatura (30 oC, 35 oC, 40 oC) sobre o crescimento, e à influência do pH (4,5; 5,5) e temperatura (30 oC, 35 oC) sobre a fermentação de xilose em concentrações variando de 40 g/L a 100 g/L em meios sintéticos. A variação nos valores de pH e temperatura não resultou em diferenças na velocidade específica de crescimento de... / Abstract: The search for new yeast species able to ferment pentoses is one of the challenges towards the difficulties involving the technology on the production of second generation ethanol. Besides, the usage of lignocelulosic residues demands a step of hydrolysis for the depolymerization of the hemicelulosic fraction. Acids have been used frequently due to the low cost and high efficiency. However, inhibitors may also be released along with the sugars, inhibiting the fermentative activity of the yeasts. In this context, this study aimed to isolate yeast strains from natural sources (sugar cane juice, bagasse and rhizosphere, and corn straw), the presumptive evaluation of the pentose fermentation ability and the identification of the selected strain, which was evaluated regarding the ability to grow and ferment pentose by using synthetic media under different environmental conditions as well as acid hydrolysates obtained from sugar cane bagasse. Among 350 isolates, 39 displayed fermentative activity of arabinose (56.4%) or xylose (38.5%) or both (5.1%). One of the yeast strains that showed both arabinose and xylose fermentation (number 311), isolated from sugar cane juice, was identified by the amplification of D1/D2 region of the 26S gene and ITS region from the ribosomal DNA as Meyerozyma guilliermondii. This strain was evaluated regarding the influence of the carbon source (glucose, xylose or arabinose), pH (3.5; 4.5; 5.5) and temperature (30 oC, 35 oC, 40 oC) upon the growth, and the influence of pH (4.5; 5.5) and temperature (30 oC, 35 oC) upon the fermentation of xylose in concentrations ranging from 40 g/L to 100 g/L in synthetic media. Varying initial pH values and temperatures of incubation did not result in differences in the specific growth rate of M. guilliermondii when growing in 20 g/L arabinose, xylose or glucose. In fermentation assays, the increase in the xylose concentration did not bring about a higher alcohol production. A... / Doutor

Orientador: Jonas Contiero / Coorientador: Luciana Fontes Coelho / Banca: Sandra Helena da Cruz / Banca: Ranulfo Monte Alegre / Resumo: O ácido lático é um ácido orgânico amplamente utilizado em vários setores da indústria mas atualmente tem recebido grande atração uma vez que pode ser usado na produção de plásticos renováveis e biodegradáveis a partir do ácido polilático (PLA). Além disso, por serem biorreabsorvíveis, os biopolímeros de PLA podem ser empregados na medicina, na regeneração de tecidos, suturas, fixações de fraturas, reposição óssea, reparo de cartilagem, fixação de ligamentos e implantes. Neste trabalho foram analisadas três fontes de carbono (sacarose PA, caldo de cana e soro de queijo) e quatro fontes de nitrogênio (água de maceração de milho - AMM, autolisado de levedura, extrato de levedura e farinha de algodão - Pro-floo®) para a produção de L(+)-ácido lático utilizando-se o micro-organismo Lactobacillus casei Ke11. Para isto foi utilizado delineamento inteiramente casualizado, em esquema fatorial 3x4, com quatro repetições. Os dados obtidos foram então submetidos à análise de variância pelo teste F e as médias foram comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. Quando a sacarose foi suplementada com extrato de levedura foram obtidos ótimos valores para produção de L(+)-ácido lático e rendimento (87,09 g/L e 88%, respectivamente). O Planejamento de Plackett-Burman foi realizado com as variáveis sacarose, extrato de levedura, porcentagem de inóculo, fosfato de potássio, sulfato de magnésio, sulfato de manganês, acetato de sódio, citrato e Tween 80. As variáveis que tiveram efeito significativo na produção de L(+)-ácido lático foram o extrato de levedura, a porcentagem de inoculo e o Tween 80. Um delineamento composto central rotacional (DCCR) foi realizado, utilizando essas três variáveis significativas e a sacarose, com a qual foi possível concluir, pelas análises das superfícies de resposta, que para a obtenção de maior concentração de L(+)-ácido lático e menor concentração... / Abstract: The lactic acid is a organic acid widely used in various industry sectors but currenty has received great interest since it can be used in the production of renewable and biodegradable plastics made from polylactic (PLA). Moreover, it can be bioresorbable, PLA biopolymers can be used in medicine, tissue regeneration, sutures, fixation of fractures, bone replacement, repair cartilage, ligament fixation and implants. In this paper three carbon sources (sucrose PA, sugarcane juice and cheese whey) and four nitrogen sources (corn steep liquor - CSL, yeast autolyzade, yeast extract and cottonseed meal -Pro-floo®) were analyzed for the L(+)- lactic acid production by Lactobacillus casei Ke11. A completely randomized design was used in 3x4 factorial with four replications. The results were then subjected to analysis of variance by F test and the means were compared by Tukey test at 5% probability. When the sucrose and yeast extract were used great results of L(+)-lactic acid production and yield were obtained (87,09 g/L and 88%, respectively). The Plackett-Burman planning was performed with the variables sucrose, yeast extract, percentage of inoculum, potassium phosphate, magnesium sulfate, manganese sulfate, sodium acetate, citrate and Tween 80. Tha variables that increase the L(+)-lactic acid production were the yeast extract, percentage of inoculum and Tween 80. A rotational central composite experimental design (DCCR) was made by using these three significant variables and sucrose, then is possible to conclude by observing the response surfaces that to obtain a greater amount of L(+)-lactic acid production and a smaller amount of residual sucrose the parameters of sucrose, yeast extract and percentage of inoculum should be 120 g/L, 40 g/L and 10%, respectively. The validation of the optimized medium was carried out in a shaker fermentation and the values obtained were: 112, g/L of L(+)-lactic acid production, 4,76 g/L/h of productivity and... / Mestre

Orientador: Jonas Contiero / Coorientador: Luciana Fontes Coelho / Banca: Edwil Aparecida de Lucca Gattas / Banca: Sandra Helena da Cruz / Resumo: O presente trabalho apresenta um estudo sobre a produção de L(+) ácido lático por Lactobacillus rhamnosus B 103 utilizando diversas estratégias fermentativas com o objetivo de aumentar a produção. Foram também realizados estudos sobre o processo de purificação do ácido em questão. Foi utilizado o meio otimizado, essencialmente composto por resíduos da agroindústria: 60,00 g/L de lactose de soro de queijo (90,00 g/L de açúcares redutores totais), 45,00 mL/L de água de maceração de milho, 1,00 mL/L de Tween 80 e 0,075 g/L de sulfato de manganês. Foram realizados 4 tipos de fermentações em batelada: batelada simples, batelada alimentada por fluxo constante, batelada alimentada por pulso e batelada alimentada por pH-stat. Foram estudados os parâmetros cinéticos, de produção e produtividade. A fermentação com melhores resultados foi a batelada alimentada por pH stat, quando o meio de alimentação foi composto exclusivamente por resíduos da agroindústria (soro de queijo e água de maceração de milho). A produção foi de 143,70 g/L e a produtividade, para ácido lático, em 24, 48 e 96 horas foram 2,70; 2,25 e 1,49 g/L/h respectivamente. Para a fermentação em batelada a produção foi de 57,00 g/L, para a batelada alimentada por pulso foi de 98,90 g/L e para a batelada alimentada com fluxo constante foi de 80,45 g/L. Para a extração e purificação do ácido lático foram realizados estudos utilizando carvão ativado, troca iônica, nanofiltração e filtração à vácuo utilizando carvão ativado e celite. A dupla filtração à vácuo utilizando carvão ativado e celite apresentou melhor recuperação de ácido lático (71%), relação açúcares redutores/ácido lático de 0,5% e 100% de remoção de proteínas / Abstract: This work presents study of production of L(+) lactic acid by Lactobacillus rhamnosus B 103 using different fermentative strategies with the aim of increase the production by fed batch fermentation. The study about the purification process of the lactic acid was also made. Optimized medium used was essentially composed of agribusiness residues: 60,00 g/L of lactose from whey (90,00 g/L of total reducing sugars), 45,00 mL/L of corn steep liquor, 1,00 mL/L of Tween 80 and 0,075 g/L of manganese sulfate. Four different kinds of batch fermentation were made: simple batch, constant feed rate fedbatch, pulse fed-batch and pH stat. The kinetic parameters of production and productivity were investigated during this study too. The best fermentation was the pH stat with feed medium containing only whey and corn steep liquor. The production was 143,70 g/L and the productivity for lactic acid in 24, 48 and 96 hours were 2,70; 2,25 and 1,49 g/L/h respectively. For the batch process the production was 57,00 g/L, for pulse fed-batch was 98,90 g/L and for constant feed fed-batch was 80,45 g/L. For extraction and purification of lactic acid different process were studied too: activated carbon, ion exchange, ultrafiltration, nanofiltration and vacuum filtration using activated carbon and celite. The double vacuum filtration using activated carbon and celite was the best process with recovery of lactic acid of 71%, lactic acid and reducing sugars relation of 0,5% and 100% of protein remotion / Mestre

Orientador: Cláudio Cabello / Banca: Waldemar Gastoni Venturini Filho / Banca: Manoel Lima Menezes / Resumo: O etanol no Brasil representa uma fonte alternativa de energia fortemente empregada como bicombustível, em mistura à gasolina como etanol anidro ou diretamente como álcool carburante hidratado. Há diversas matérias primas capazes de fornecer carboidratos para ser convertidas em etanol por processo fermentativo, sendo a cana-de-açúcar a mais utilizada em escala industrial. Existem outras fontes que podem ser empregadas de forma alternativa, considerando fatores como produtividade, condições edafoclimáticas e aspectos sócio-econômicos. Desta maneira, a mandioca está entre várias matérias primas existente para ser utilizada. O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção de etanol a partir de substratos de mandioca com diferentes concentrações de carboidratos assimiláveis. O experimento foi conduzido em um delineamento fatorial com quatro fatores: tempo de fermentação (0, 1, 2, 4, 6, 8 e 10 horas) x leveduras de Saccharomyces cerevisae (Y670 e Y904) x micro-aeração (com e sem) x concentração de sólidos solúveis (180, 220 e 260 g L-1). Na produção do hidrolisado de mandioca através de processo enzimático, foi utilizado um reator de aço inox com agitação e controle de temperatura e capacidade de 18 litros. Uma suspensão de fécula de mandioca e água a 30% de matéria seca foi preparada e utilizou-se as enzimas Liquozyme 300L KNU/g (0,5kg t-1 amido, 90-95ºC, pH 6,0, 1 hora com agitação constante) e Saczyme 750L AGU/g (1kg t-1 amido, 60-65ºC, pH 4,0, 24 h com agitação constante). O hidrolisado obtido foi caracterizado quanto ao perfil e concentração de açúcares e, posteriormente, foi diluído para as concentrações nos ensaios. Os hidrolisados nas diferentes concentrações de sólidos solúveis foram acondicionados em erlenmeyers de 500 mL e procedeu-se a inoculação... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Ethanol in Brazil represents an alternative source of energy heavily used as biofuel in the blend anhydrous ethanol or gasoline as directly as fuel alcohol hydrated. There are various raw materials capable of supplying carbohydrates to be converted into ethanol by fermentation process, and the cane sugar most used at industrial scale. There are other sources that can be used alternatively, considering factors such as productivity, environmental conditions and socio-economic aspects. Thus, cassava is among several existing raw materials to be used. The aim of this study was to evaluate the production of ethanol from cassava substrates with different concentrations of digestible carbohydrates. The experiment was conducted in a factorial design with four factors: fermentation time (0, 1, 2, 4, 6, 8 and 10 hours) x yeast Saccharomyces cerevisiae (Y670 and Y904) x micro-aeration (with and without) x soluble solids concentration (180, 220 and 260 g L-1). In the hydrolyzate of cassava production by enzymatic process, we used a stainless steel reactor with stirring and temperature control and capacity of 18 liters. A suspension of tapioca starch and water to 30% dry matter was prepared and used... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Lara Durães Sette / Coorientador: Rafaella Bonugli Santos / Banca: Luiz Henrique Souza Guimarães / Banca: Eleonora Cano Carmona / Resumo: 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%... / Abstract: 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 ... / Mestre

Orientador: Luis Henrique Souza Guimarães / Co-orientador: José Roberto Ernandes / Banca: Arthur Henrique Cavalcante de Oliveira / Banca: Sílvia Isabel Palma Ferreira / Resumo: Com a crescente demanda nacional e internacional de bioetanol combustível a indústria alcooleira carece de mais estudos que possam beneficiar a produtividade sem que haja aumento exacerbado de investimentos. Para tanto, faz-se necessário conhecimento bioquímico e fisiológico dos microrganismos, bem como otimização do meio de cultivo e das condições fermentativas. A análise proteômica, proposta neste trabalho, é uma ferramenta chave na elucidação das alterações sofridas pelo microrganismo quando exposto a adversidades como, por exemplo, dificuldade de aeração, baixa manutenção do pH e variações de teor de sacarose no mosto e no melaço de acordo com cada safra, casos recorrentes nos processos fermentativos industriais. Sendo assim, foi objetivo deste trabalho investigar as alterações bioquímicas sofridas por Saccharomyces cerevisiae linhagem CAT-1 cultivada em 30% (very high gravity fermentation) e 14% (high gravity fermentation) de concentração de sacarose. As análises foram realizadas por eletroforese bidimensional, seguida por espectrometria de massa (MALDI-TOF/TOF). Os resultados demonstram a presença de 22 spots protéicos diferenciais entre as duas condições no que diz respeito às análises quantitativas, qualitativas e estatísticas, dentre os quais quatro foram seqüenciados e correspondem às proteínas GRX1p, Rtc3p, ENO2p e ADH1p. Adicionalmente, a atividade invertásica foi analisada para a compreensão da repressão catabólica, sendo que a atividade enzimática atingiu seu pico de produção no tempo de 10h em cultivos contendo 30% de sacarose (13,68 ± 2,26U.ml-1). As análises de rendimento etanólico e viabilidade celular demonstram que cultivos contendo 30% de sacarose apresentam resultados vantajosos frente aos cultivos contendo 14% de sacarose, uma vez que proporcionaram um rendimento alcoólico de 15,99% e 99,2% de células viáveis ao final de cada... / Abstract: Bacause of the national and international increasing demand for fuel ethanol, the alcohol industry needs more studies to benefit productivity without exacerbated increased investment. Therefore, it is necessary biochemical and physiological knowledge of the microorganisms and optimization of the medium and fermentation conditions. The proteomic analysis proposed in this work is a key tool in the elucidation of the changes suffered by the microorganism when exposed to adversity as, for example, aeration difficulty, low pH maintenance and sugar content of the mash and variations in molasses according to the harvest, recurrent situations in industrial fermentation processes. So, the aim of this study was to investigate the biochemical changes suffered by Saccharomyces cerevisiae CAT-1 grown by 30% (very high gravity fermentation) and 14% (high gravity fermentation) sucrose concentration. The analysis were performed by two-dimensional electrophoresis followed by mass spectrometry (MALDI-TOF/TOF). The results showed the presence of 22 differential protein spots between the two conditions with regard to quantitative analysis, qualitative and statistics analysis. Four of these spots were sequenced and correspond to GRX1p, Rtc3p, ENO2p and ADH1p. Additionally, the invertase activity was analyzed for understanding the catabolite repression and the enzyme activity reached its peak in 10 h in cultures containing 30% sucrose (13.68 ± 2,26U.ml-1). The ethanol yield and cell viability analysis showed that cultures containing 30% sucrose show advantageous results when compared to cultures containing 14% sucrose, once these cultures provided an ethanol yield of 15.99% and 99.2% viable cells at the end of each fermentation, very close to the theoretical values expected for an industrial process. Biomass and reducing sugars were also quantified. / Mestre

Resumo: Os biossurfactantes são metabólitos secundários que apresentam atividade de superfície, podendo ser aplicados em diferentes processos industriais, como produção de fármacos, compostos químicos, cosméticos, biorremediação de ambientes poluídos por petróleo e derivados e recuperação terciária do petróleo. A maior vantagem destes compostos quando comparado aos surfactantes sintéticos reside na sua diversidade estrutural, baixa toxicidade e alta biodegradabilidade. Apesar das inúmeras vantagens apresentadas pelos biotensoativos, eles não são tão comercialmente utilizados devido ao alto custo de produção, uma maneira de se diminuir estes custos, seria a otimização dos compostos do meio e utilização de substratos alternativos mais baratos. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi estudar a influência de elementos traço na produção de ramnolipídios por de P. aeruginosa LBI a partir de duas fontes de carbono diferentes (uma hidrofóbica - óleo de soja - e outra hidrofílica - glicerina P.A.) Na primeira etapa do trabalho foi avaliado o perfil de produção de ramnolipídios em diferentes concentrações dos elementos traço. Em seguida, foram realizados fermentações para inferir a importância individual de cada elemento traço no cultivo. E ao final foi testada a adição de novos elementos aos ensaios, com o intuito de avaliar seus resultados quanto à mudança na cinética de produção dos biossurfactantes. O trabalho comprovou que os elementos boro, citrato, cobalto, cobre, manganês, molibdênio e zinco exercem influência na produção de ramnolipídios, sendo está, em alguns casos positiva, em outros, negativa / Abstract: The biosurfactants are secondary metabolites that exhibit surface activity and can be applied in different industrial processes such as production of pharmaceuticals, chemicals, cosmetics, bioremediation of polluted environments by oil and derivatives and tertiary recovery of oil. The greatest advantage of these compounds compared to synthetic surfactants lies in their structural diversity, low toxicity and high biodegradability. Despite the numerous advantages provided by biosurfactants, they are not commercially used due to the high cost of production, a way to reduce these costs, is the optimization of the compounds of the medium and the use of cheaper alternatives substrates. Therefore, the objective of this work was study the influence of trace elements in the rhamnolipids production by P. aeruginosa LBI from two different carbon sources (a hydrophobic - soybean oil - and a hydrophilic - glycerin P.A.). In the first stage of the study was evaluated the profile of rhamnolipids production at different concentrations of trace elements. Then, fermentations were carried out to infer the importance of each individual trace element in the culture. And at the end, were tested the addiction of new elements to the medium, to availed their changes in the kinetics of production of biosurfactants. The work confirmed that the elements boron, citrate, cobalt, copper, manganese, molybdenum and zinc influencing the production of rhamnolipids, being in some cases positively, and in others negative / Orientador: Jonas Contiero / Coorientador: Roberta Barros Lovaglio / Banca: Siddharta Georges Valadares Almeida de Oliveira Costa / Banca: Rubens Monti / Mestre