Orientador: Gil Eduardo Serra / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-23T08:37:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Stroppa_CibeleTosin_M.pdf: 3789902 bytes, checksum: 52cf952c41d94f94f9cb973875c2914f (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho avaliou antibióticos utilizados na fermentação alcoólica industrial através do consumo de açúcar por bactérias contaminantes, associado ao crescimento bacteriano. Para a realização dos testes foram utilizadas 6 linhagens de bactérias isoladas de fermentação industrial: Lactobacíllus fermentum, L. plantarum, L. buchneri, Bacillus coagulans, B. megaterium e B. subtilis. As bactérias foram inoculadas em meio de cultivo à base de glicose e submetidas à dosagem recomendada dos antibióticos, e também ao dobro e à metade, para cada um dos dois produtos testados: Biopen 450®, que tem penicilina como princípio ativo, e Kamoran WP®, cujo principio ativo é a monensina. As amostras para análises foram retiradas nos tempos O, 6, 24 e 48 horas de ensaio e submetidas aos seguintes testes: contagem de microrganismos, concentração de glicose e pH. Nenhuma das dosagens utilizadas dos dois antibióticos permitiu o crescimento bacteriano ou detecção do consumo de glicose durante as 48 horas de ensaio. O crescimento bacteriano e o consumo de glicose só puderam ser observados para os tratamentos controle. A relação consumo de açúcar/crescimento celular apresentou diferenças consideráveis entre as cepas e foi determinada como 1,61 a 4,97 e 1,01 a 1,56 g/ciclo logarítmico para os Bacillus e Lactobacillus, respectivamente. Mesmo as menores dosagens estudadas dos dois produtos reduziram as populações nas primeiras seis horas de ensaio. Porém, houve sinais de crescimento ao final do ensaio (48 horas) para quatro das seis bactérias estudadas nas fermentações com o produto à base de penicilina (Biopen), pelo menos nas menores dosagens. Este fato pode estar associado à resistência bacteriana, já que a penicilina vem sendo utilizada pela indústria alcooleira desde a década de 50. Em geral, o produto Biopen atuou mais rapidamente na redução das populações enquanto que o produto Kamoran foi mais eficiente em tratamento prolongado / Abstract: This work analyses antibiotics used in alcohol industrial fermentation through the consumption of sugar by contaminating bacteria, associated with bacterial growth. Six strains of isolated industrial fermentation bacteria were used in the experiments: Lactobacillus fermentum, L. plantarum, L. buchneri, Bacillus coagulans, B. megaterium and B. subtilis. These bacteria were innoculated in a glucose based defined broth medium and submitted to the recommended concentration. They were also submitted to double and half the recommended concentration, for each of the two tested products: Biopen 450@, which has penicilin as the active principie, and Kamoran WP®, whose active principie is monensin. The samples for the analyses were harvested in O, 6, 24 and 48 hours assay time and submitted to the following tests: counting of microorganisms, and assessing the concentration of glucose and the pH level. None of the utilized concentrations permitted bacterial growth or the determination of glucose consumption during the 48 assay hours. The bacterial growth and glucose consumption could only be observed in the control treatments. The ratio glucose consumption cellular growth presented considerable differences between the six bacterial strains and was determined from 1.61 to 4.97, and from 1.01 to 1.56 logarithm grams/cycle, for the Bacillus and Lactobacillus, respectively. Even in the smaller doses of the two products studied the bacterial population was reduced in the first six assay hours. However, there were signs of growth at the end of the assay (48 hours) for four of the six bacteria used, in the fermentation using the penicilin based product (Biopen), at least in the smaller concentrations. This fact could be associated with bacterial resistance, since penicilin has been used by the alcohol industry from the 1950s. In general, the product Biopen acted more rapidly in reducing the bacterial population, while the product Kamoran was more efficient in a prolonged treatment / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Helia Harumi Sato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-23T08:34:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soares_GiselleAlessandraMartins_M.pdf: 4381145 bytes, checksum: fcb9bc0ce7d561d086a301e6465ddc3d (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi caracterizar e purificar a toxina "killer" produzida pela linhagem de Saccharomyces cerevisiae Y500-4L, previamente selecionada de mosto de fermentação de usina de álcool e com alta capacidade fermentativa. A capacidade de leveduras produzirem toxina "killer", pode conferir uma vantagem seletiva sobre linhagens sensíveis crescendo em competição. Toma-se portanto, necessário a caracterização da toxina para o estudo da aplicação das linhagens com atividade "killer" em processos fermentativos. A linhagem "killer" de S. cerevisiae Y500-4L, mostrou alta atividade "killer" contra as leveduras Fleischmann e Itaiquara, e também contra as linhagens. A linhagem "killer" de S. cerevisiae Y500-4L, mostrou alta atividade "killer" contra as leveduras Fleischmann e Itaiquara, e também contra as linhagens"killer" padrões K2 (S. diastaticus NCYC 713), K4 (Candida glabrata NCYC 388) e Kll (Torulopsis glabrata ATCC 15126). E mostrou ser sensível as toxinasproduzidas pelas leveduras padrões "killer" K8 (Hansenula anomala NCYC 435), K9 (Hansenula mrakii NCYC 500), KI0 (Kluyveromyces drosophilarum NCYC 575) e Kll (Torulopsis glabrata ATCC 15126). A linhagem de S. cerevisiaeY500-4L, mostrou-se neutra às linhagens Kl (S. cerevisiae KL88), K2 (S. diastaticus NCYC 713), K3 (S. capensis NCYC 761), K4 (Candida glabrata NCYC 388), K5 (Debaryomyces vanrij NCYC 577), K6 (Kluyveromyces marxianus NCYC 587), K7 (Pichia membranaefaciens NCYC 333) e Hansenula sp Y66-1. A linhagem de S. cerevisiae Y500-4L, não apresentou plasmídio M-dsRNA e provavelmente o caráter genético responsável pelo fenótipo "killer" é codificado por genes cromossomais. Em ensaios para a perda do fenótipo, a linhagem S. cerevisiae Y500-4L apresentou maIOr resistência ao tratamento com cicloheximida e temperatura elevada (40°C) do que a levedura S. cerevisiae padrão "killer" K1. A produção máxima da toxina "killer" foi obtida em meio YEPD após 24 horas a 25°C em meio estático, coincidindo com o final da fase exponencial de crescimento. A toxina bruta de S. cerevisiae Y500-4L, apresentou maior atividade "killer" na faixa de pH 4,1-4,5 e temperatura de 22-25 °C; e maior estabilidade na faixa de pH 3,8-4,5 a -10°C. A toxina "killer" foi totalmente inativada após 1 hora de incubação a 40°C em pH 4,1 , em meio líquido. O peso molecular da toxina purificada foi estimado em 18 a 20 kDa, através de SDS-PAGE / Abstract: The objective of this research was to characterize and purify the killer toxin produced by Saccharomyces cerevisiae Y500-4L, a yeast selected for its high fermentative and killer capacities. The capacity to produce killer toxin can confer a selective advantage over more sensitive strains competing to grow in the same environment. Its is therefore important to characterize the toxin in order to apply killer strains in fermentative process. The killer yeast S. cerevisiae Y500-4L showed considerable killer activity against the Fleischmann and Itaiquara comercial brands of yeasts and also against the standard killer yeast K2 (S. diastaticus NCYC 713), K4 (Candida glabrata NCYC 388) and K11 (Torulopsis glabrata ATCC 15126). However S. cerevisiae Y500-4L showed sensitivity to the killer toxin produced by the standard killer yeasts K8 (Hansenula anomala NCYC 435), K9 (Hansenula mrakii NCYC 500), K10 (Kluyveromyces drosophilarum NCYC 575) and K11 (Torulopsis glabrata ATCC 15126). The strain S. cerevisiae Y500-4L was resistant to the killer toxins produced by the yeast strains K1 (S. cerevisiae KL88), K2 (S. diastaticus NCYC 713), K3 (S. capensis NCYC 761), K4 (Candida glabrata NCYC 388), K5 (Debaryomyces vanrij NCYC 577), K6 (Kluyveromyces marxianus NCYC 587), K7 (Pichia membranaefaciens NCYC 333) andHansenula sp Y66-1. No M-dsRNA plasmid was detected in the S. cerevisiae Y500-4L strain, and these results suggest that the genetic basis of toxin production is encoded by chromosomal DNA. The strain S. cerevisiae Y500-4L was more resistante to cycloheximide and incubation at elevated temperatures (40°C) than the killer yeast S. cerevisiae K1. The maximum production of killer toxin in YEPD medium was obtained after 24 hours of incubation at 25°C, which coincided with the end of the exponentia1 growth phase. The killer toxin of S. cerevisiae showed greatest activity between pH 4.1 and 4.5 and between 22 and 25°C, and stability in the range from pH 3,8 to 4.5 at -10°C. The killer toxin was inativated by heating at 40°C for 1 h at pH 4.1. The mo1ecu1ar weight of the purified toxin was estimated at about 18 to 20 kDa by SDS-PAGE / Mestrado / Mestre em Ciência de Alimentos

Orientador : Gil Eduardo Serra / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-28T20:47:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_EvelyndeSouza_D.pdf: 6326052 bytes, checksum: bd67ece11e4ef8938286994903515305 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Foram avaliadas 30 linhagens de leveduras quanto as suas caracteristicas fermentativas e formação dos principios compostos volateis, sendo 24 saccharomyces cerevisae e 6 pertencentes aos gêneros candida (3), kloeckera, pichia e schizosaccharomyces / Abstract: We evaluated 30 strains of yeast fermentation characteristics as their training and principles of volatile compounds, and 24 Saccharomyces cerevisiae and 6 belonging to the genus Candida (3), kloeckera, tar and Schizosaccharomyces / Doutorado / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientadores : Rubens Maciel Filho, Aline Carvalho da Costa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T19:07:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Harada_LayseHarumiPereira_M.pdf: 2278556 bytes, checksum: 2a3574abae7c5d82b8cdb92826cb173e (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Um dos principais problemas no controle e otimização de processos biotecnológicos é a construção de modelos confiáveis para o sistema. Para estes processos, o desenvolvimento de modelos detalhados baseado em princípios fundamentais e intensos estudos cinéticos são freqüentem ente caros e consomem tempo. Assim, seria de grande vantagem encontrar algum modo simples e rápido que os descrevessem, para posterior uso em otimização e controle. Foram propostos muitos métodos recentemente para alcançar esta meta. Um deles é o uso de redes neuronais. O treinamento de uma rede neuronal, porém, requer um número grande de dados experimentais. Além disso, a interpretação de tais modelos é difícil. Outra alternativa é o uso de um modelo híbrido neuronal no qual os aspectos do problema cujo comportamento quantitativo é bem compreendido são descritos através de equações matemáticas determinísticas, enquanto as redes neuronais descrevem a cinética. É esperado que estes modelos tenham um melhor desempenho que as redes neuronais do tipo caixa preta, já que a generalização e extrapolação estão limitadas às partes incertas do processo e o modelo básico sempre é consistente com os princípios fundamentais. Além disso, menos dados são requeridos para o treinamento. Há muitas estruturas de redes neuronais citadas na literatura e não há nenhum método proposto que defina a melhor estrutura a ser usada para um determinado caso. Na maioria dos artigos presentes na literatura que aplicam redes neuronais para bioprocessos, a rede neuronal do tipo feedforward (FNN) é usada. Uma estrutura que não foi muito explorada é a rede funcionallink (FLN). Esta rede demonstrou ter boa capacidade de aproximação não­linear apesar da estimação de seus pesos ser linear. Devido à estimação linear, seu treinamento é rápido, requer baixo esforço computational e a convergência é garantida. O objetivo do trabalho presente é determinar um modelo para um processo extrativo de produção de álcool de uma maneira simples e rápida. Este modelo deve ser suficientemente confiável para fins de optimização e estudos de controle. Um modelo híbrido neuronal é construí do e redes neuronais são utilizadas para descrever as cinéticas desconhecidas. Uma comparação é feita entre o uso das FLNs e das FNNs na descrição da cinética de processo. É demonstrado que as redes neuronais do tipo funcional link permitem o desenvolvimento de um modelo híbrido neuronal com uma vantagem significante quando comparados com redes neuronais artificiais convencionais. O modelo híbrido apresenta bom desempenho e é mais simples que o obtido fazendo uso de redes neuronais do tipo feedforward. Como a estimação dos pesos é linear para as redes FLNs, o seu uso no modelo híbrido pode possibilitar uma implementação simples de um esquema adaptativo, no qual os pesos são reestimados on-line baseados nos dados do processo / Abstract: One of the most severe problems in the control and optimization of biotechnological process is the construction of reliable models of the system. For these processes, the development of detailed models based on fundamental principIes and intense kinetic studies is frequent1y expensive and time consuming. Thus, it would be of great advantage to find some simple and rapid way of describing them, accurately enough for optimization and control. Many methods have been proposed in recent years to achieve this goal. One of them is the use of neural networks. The training of a neural network, however, requires a large number of experimental data. Furthennore, the interpretation of such models is difficult. Another altemative is the use of hybrid neural models, in which the aspects of the problem whose quantitative behavior is well understood are described by detenninistic mathematical equations, while neural networks describe the kinetics. These models are expected to perfonn better than "black-box" neural network models, since generalization and extrapolation are confined only to the uncertain parts of the process and the basic mo deI is always consistent with first principIes. Besides, significantly fewer data are required for their training. There are many neural network structures cited in the literature and there are no methods proposed to define the best structure to be used for a given case. In the majority of the papers applying neural networks to bioprocesses, the feedforward neural network (FNN) is used. A structure that has not been much explored is the functional link network (FLN). This network has been shown to have a good non-linear approximation capability although the estimation of its weights is linear. Due to the linear estimation, its training is rapid, requires low computational effort and the convergence is guaranteed. The objective of the present work is to determine a model for an extractive ethanol production process in a simple and rapid way. This model must be sufficient1y reliable to be used for posterior optimization and control studies. A hybrid neural model is constructed, using neural networks to describe the unknown kinetics. A comparison is made between the use ofthe FLNs and the FNNs to describe the process kinetics. It is shown that the functional link networks enables the development of hybrid neural models with significant advantage when compared to conventional artificial neural networks. The hybrid model presents a good performance and is much simpler than the one using the FNNs. As the estimation ofthe network weights in the FLNs is linear, their use in the hybrid mo deI enables simple implementation of an adaptive scheme in which weights are reestimated on-line based on process data / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Silvio Roberto Andrietta / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-29T02:43:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Steckelberg_Claudia_D.pdf: 4836930 bytes, checksum: 7c6daf30b9b5d3ad064233e438e76664 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Nos últimos anos, houve um aumento significativo de trabalhos que buscam entender a dinâmica de população de leveduras habitante das domas de fermentação alcoólica. Os trabalhos gerados elucidaram questões importantes. Entre elas quais seriam as características básicas para que uma levedura permanecesse em um dado processo. Seguindo este contexto este trabalho teve como finalidade contribuir para o conhecimento das características das cepas de leveduras dominantes dos processos fermentativos industriais das destilarias brasileiras. Buscou-se neste trabalho, descrever os atributos de desempenho fermentativo e composição celular de 19 cepas isoladas de vários processos instalados em diferentes regiões do Brasil e com características particulares. Os atributos estudados foram: capacidade fermentativa; taxonomia numérica; tolerância ao etanol; teores de: trealose, proteínalaminoácido, e ácidos graxos. Com objetivo de comparação dos atributos estudados, avaliou-se uma cepa destinada a indústria de panificação assim como uma isolada de um processo de produção de álcool instalado em território Indiano. Os resultados mostraram que em relação às características fermentativas as cepas embora estejam colocadas em 17 grupos diferentes todas se apresentam como boas fermentativas. Em relação à taxonomia numérica foram classificadas 20 das 22 analisadas. Sendo 8 classificadas como Saccharomyces chevalieri, 5 como Saccharomyces coreanus e 7 como Saccharomyces cerevisiae. Se for considerado a classificação segundo BARNET (1992) todas elas são representantes de S. cerevisiae. Em relação à tolerância ao etanol existe uma faixa que varia entre 0,166 e 0,653 11M. A faixa da concentração de trealose na massa celular abrange concentrações que variam 0,47 a 6,3%. No que diz respeito a quantidade de proteína, essa mostra uma variação de 10% da cepa que apresenta uma maior quantidade para que apresenta a menor. As leveduras que apresentaram maior valor de produção específica de massa celular foram também as que apresentaram uma menor quantidade de material protéico. Em relação à distribuição de aminoácidos nesta proteína, os resultados mostram que todas se apresentam dentro do perfil esperando para linhagens de S. cerevisae. Todas cepas testadas apresentaram os ácidos graxos C-12:0 (ac.láurico), C-14:0 (ac.mirístico), C-16:0 (ac.palmítico) , C-16:1 (ác.palmitoleíco), C-18:0 (ac.esteárico) e C-18:1 (ac.oleíco) em sua composição. Alguma cepas apresentaram ainda o ácido graxo insaturado C14:1 (ac.miristoleíco). Os ácidos graxos insaturados (C-16:1 e C-18:1) são os de maior abundância no material graxo que compõe as cepas testadas, que segundo alguns autores estão vinculados com a tolerância das cepas ao etanol. Alguns indícios de relação entre o teor de ácidos graxos C-16:1 e C-18:1 e a tolerância ao etanol pode ser observado, mas uma correlação exata não pôde ser determinada. A partir da compilação dos dados obtidos neste trabalho é possível afirmar que as cepas isoladas dos diversos processos fermentativos apresentaram variações comportamentais e de composição celular. Entretanto quando se avalia o parâmetro de capacidade fermentativa, todas as cepas são classificadas como adequadas para o processo de fermentação alcoólica. Isto confirma a hipótese que, embora as leveduras apresentem características fermentativas semelhantes, pois do contrário não poderiam estar presentes em um ambiente hostil, como é o das domas de fermentação, cada processo seleciona sua própria linhagem, e que a mesma é provavelmente habitante natural da matéria-prima que a unidade processa / Abstract: In the past years, there has been a significant increase in studies seeking to understand the dynamics of the yeast population inhabiting alcoholic fermentation vats. The studies generated have elucidated important issues. Among them, which would be the basic characteristics for a strain to remain in a processo Following this context, this study has had the purpose of enhancing the knowledge on the characteristics of the dominant strains of industrial fermentation processes of Brazilian distilleries. This study has sought to describe the fermentative performance attributes and the cellular makeup of 19 strains, with particular characteristics, isolated from several processes installed in different regions of Brazil. The attributes studied were: fermentative capacity; Numerical Taxonomy; tolerance to ethanol, and contents of trehalose, protein/amino acids, and fatty acids. In order to compare the attributes studied, one strain assigned to the baking industry as well as one isolated from an alcohol production process installed in the Indian territory were evaluated. The results have shown that ali strains have presented good fermentative characteristics in spite of being divided in 17 different groups. As for the numerical taxonomy, 20 out of the 22 strains analyzed have been classified, of which 8 have been classified as Saccharomyces chevalieri, 5 as Saccharomyces coreanus and 7 as Saccharomyces cerevisiae. If the classification according to BARNET (1992) is considered, ali of them are representative of S. cerevisiae. As for ethanol tolerance, there is a variable range between 0.166 and 0.653 11M. The trehalose concentration level in the cellular mass encompasses concentrations varying from 0.47 to 6.3%. With regard to the amount of protein, this sample has shown a 10% variation of the strain presenting the highest amount to the one presenting the lowest. The strains presenting the highest value of specific cellular mass production were also the ones showing the lowest amount of proteinie material. As for the amino-aeid distribution in this protein, the results have shown that ali of them were within the expeeted profile for S. cerevisae strains. Ali strains tested presented the following fatty aeids in their makeup: C-12:0 (laurie acid), C-14:0 (myristie aeid), C-16:0 (palmitie acid), C-16:1 (palmitoleie aCid), C-18:0 (stearic acid), and C-18:1 (oleie aeid). Some strains have also presented the C14:1 (myristoleic aeid) unsaturated fatty acid. The C-16: 1 and C-18: 1 unsaturated fatty aeids are the most plentiful in the fatty material composing the strains tested and, according to some authors, they are linked to the tolerance of the strains to ethanol. Some indications as for relationship between the content of C-16:1 and C­18: 1 fatty acids and the tolerance to ethanol may be notieed, even though an exaet correlation has not been able to be determined. From the compilation of the data obtained in this study, it is possible to state that the strains isolated from several fermentation processes have shown behavioral and cellular makeup variations. However, when the fermentative capacity parameter is evaluated, ali strains are classified as suitable for the alcoholic fermentation processo This fact confirms the hypothesis that, although some strains have similar fermentative eharacteristics, since, otherwise, they could not inhabit a hostile environment such as the one in the fermentation vats, each process selects its own strain, and such strain is probably a natural inhabitant of the raw-material of the unit processing it / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutor em Engenharia Química

Over time, biofuels have been gaining ground in the market, with the use of lignocellulosic residues as a promising alternative for their production. Among these residues, sugarcane straw stands out as the raw material for the production of secondgeneration ethanol (E2G). The use of straw in the E2G production process involves the harvesting steps, followed by the baling and storage of this biomass before its processing. Little is known about the influence of the type of storage of this raw material on its structural components. Therefore, this work has the objective of evaluating the effect of storage time on the structural carbohydrates of sugarcane straw and to compare the fermentability of this biomass by the yeasts Saccharomyces cerevisiae and Kluyveromyces marxianus, aiming the production of E2G. For this, three samples of straw with different storage times were collected. In the methodology, a chemical characterization of the straw was carried out, followed by hydrothermal pre-treatment, enzymatic hydrolysis and fermentation. The results obtained in the chemical characterization point to a similarity in the chemical composition of the three samples. Ethanol production was 2.011g / L with Saccharomyces cerevisiae, 1.794g / L with Kluyveromyces marxianus and 1.957g / L with the Mix of the two yeasts. The glucose consumption during fermentation was similar in the three fermentation conditions. / Ao longo do tempo, os biocombustíveis vêm ganhando espaço no mercado tendo como alternativa promissora para sua produção o aproveitamento de resíduos lignocelulósicos. Entre esses resíduos, destaca-se a palha da cana-de-açúcar como matéria-prima na produção de etanol de segunda geração (E2G). O uso da palha no processo de produção de E2G envolve as etapas de colheita, seguindo com o enfardamento e armazenamento dessa biomassa antes de seu processamento. Pouco se sabe a respeito da influência do tipo de armazenamento dessa matériaprima sobre seus componentes estruturais. Por isso, este trabalho tem o objetivo de avaliar o efeito do tempo de armazenamento sobre os carboidratos estruturais da palha da cana-de-açúcar e comparar a fermentabilidade dessa biomassa pelas leveduras Saccharomyces cerevisiae e Kluyveromyces marxianus, visando a produção de E2G. Para isso, foram coletadas três amostras de palha com diferentes tempos de armazenamento. Na metodologia, foi realizada uma caracterização química da palha, seguido de pré-tratamento hidrotérmico, hidrólise enzimática e fermentação. Os resultados obtidos na caracterização química apontam para uma semelhança na composição química das três amostras. A produção de etanol, por sua vez, foi de 2,011g/L com a Saccharomyces cerevisiae, de 1,794g/L com a Kluyveromyces marxianus e de 1,957g/L com o Mix das duas leveduras. O consumo de glicose durante a fermentação foi semelhante nas três condições de fermentação

Orientador: Gabriela Alves Macedo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T15:42:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Battestin_Vania_D.pdf: 4281162 bytes, checksum: b173ac91bb78b5cc016fe8016611c298 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A tanino acil hidrolase conhecida como tanase (E.C: 3.1.1.20) é uma enzima produzida por fungos filamentosos, leveduras e bactérias. São caracterizadas por sua atividade em complexos polifenólicos, sendo capazes de hidrolisar ligações éster (entre o grupo anel aromático e o resíduo de glicose) e ligações depsídicas (ligação éster entre os anéis aromáticos) em substratos como ácido tânico, epicatequina galato, epigalocatequina galato entre outros. O objetivo deste trabalho foi selecionar linhagens de fungos produtores de tanase e estudar a produção, purificação, caracterização e aplicação desta enzima. A produção da tanase pelas linhagens de fungos selecionados foi testada em meios de cultura contendo resíduos agroindustriais de café e uva com 0,5% e 1,5% de ácido tânico. A linhagem LAB 153G, identificada como Paecilomyces variotii, se destacou produzindo 0,275 U/mL de tanase em meio contendo resíduo de café. No estudo de otimização da produção de tanase pela linhagem P. variotii utilizando metodologia de superfície de resposta, foi obtido um aumento de 9 vezes na produção da enzima, utilizando-se as seguintes condições: faixa de temperatura de 29-34ºC, meio de cultivo contendo resíduo de café.farelo de trigo, 50% : 50% (p/p), ácido tânico 8-14% e tempo de incubação de 5 dias. A preparação de tanase bruta apresentou atividade ótima em pH 6,5 e 70ºC e estabilidade na faixa de pH 4,0-7,5 após 24 h de incubação a 30ºC. A enzima bruta mostrou-se estável após 30 min de tratamento a 70ºC em pH 6,0. A tanase purificada mostrou atividade ótima em pH 5,5 e 50ºC; e estabilidade máxima na faixa de pH 4,5 ¿ 6,5 após 12 h de incubação a 30ºC. A enzima purificada mostrou-se estável após 30 min de tratamento a 50ºC. A tanase extracelular foi também purificada cerca de 19,3 vezes, utilizando precipitação com sulfato de amônio seguida de purificação com cromatografia de troca iônica (DEAE-Sepharose). A tanase de P. variotii apresentou valor de Km igual a 0,61 µM e Vmáx igual a 0,55 U/mL, para o substrato ácido tânico. No estudo de aplicação da tanase em substratos naturais como epigalocatequina galato extraído de chá verde, foi verificado que os produtos obtidos da hidrólise apresentaram maior atividade antioxidante quando comparado com epigalocatequina galato / Abstract: Tannin acyl hydrolases, commonly referred to as tannases (E.C. 3.1.1.20), are inducible enzymes produced by fungi, yeast and bacteria. Tannases have been mostly characterized by their activity on polyphenolic complexes, are able to hydrolyse the ¿ester¿ bond (galloyl ester of an alcohol moiety) and the ¿depside¿ bond (galloyl ester of gallic acid) in substrates such as tannic acid, epicatechin gallate, epigallocatechin gallate, chlorogenic acid. The objective of this work was to select tannase producing fungi and to study the production and characterization of this enzyme. These fungi lineages were tested in vegetable residues as coffee and grape, adding 0.5 and 1.5% of tannic acid in the fermentation media. The best result was obtained using LA153G and coffee residues with activity 0.275 U/mL; the best tannase producing fungus was identified as Paecilomyces variotii. This strain was used for the optimization of enzyme production by experimental design method. After the optimization process, the tannase activity increased by 9 times. According to the optimization process, the best conditions for tannase production by the lineage of P. variotii were: temperature 29 to 34 ºC; % residue, coffee husk:wheat bran - 50:50 (p/p), tannic acid 8 to15 % and 5 days of fermentation. The biochemical properties of tannase were determined. Temperature 70 ºC and pH values from 6.5 were optimum for crude tannase activity. Tannase showed stability at pH 4.0-7.5 after 24 h the incubation at 30ºC. The tannase was stable in a temperature 70 ºC after 30 min in pH 6.0. The purified tannase showed optima activity in pH 5.5 and 50ºC; stability at pH 4.5-6.5 after 12 h the incubation at 30ºC. The tannase was stable in a temperature 50ºC after 30 min. An extracellular tannase was partially purified using ammonium sulphate precipitation followed by DEAE-Sepharose ion exchange chromatography. DEAE-Sepharose column chromatography led to an overall purification of 19.3 fold. The tanase showed values for Km of 0.61 µM and Vmax of 0.55 U.mL-1. The activity of crude tannase on the epigallocatechin gallate extract of green tea was investigated. This work establish a relationship between the antioxidants effects of epigallocatechin gallate compared to the obtained enzymatic reaction products (epigalocatechin and gallic acid) / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos

Orientador: Maria Helena Andrade Santana / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T16:51:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pires_AlineMaraBarbosa_D.pdf: 5667585 bytes, checksum: 99be814ed0f4b52809cad017f91235eb (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho, estudou-se a otimização da produção de ácido hialurônico (HA) por cultivo de Streptococcus zooepidemicus em batelada, com base nas alterações metabólicas ao longo do cultivo. Ás condições ambientais estudadas foram a concentração inicial de glicose, controle do pH, íons minerais e fonte de nitrogênio orgânico. Nos cultivos em frascos, a concentração inicial de glicose não alterou nem o crescimento celular nem a produção de HA. Entretanto, no cultivo em biorreator sem o controle do pH, ambos foram fortemente dependentes da concentração inicial de glicose, com maior produção de HA (1,21 g.L-1) no cultivo realizado em meio com 25 g.L-1 glicose. Tal condição nutricional foi a única que apresentou maior conversão de glicose em HA (YHA/S) do que conversão de glicose em massa celular (YX/S). O controle do pH ao longo do cultivo com 25 g.L-1 glicose resultou em maior produtividade de células (0,21 g.L-1.h-1) e de HA (0,10 g.L-1.h-1). apesar dos menores rendimentos em relação à glicose. A combinação desses resultados relaciona o maior direcionamento da fonte de carbono para HA do que para células a uma resposta do microrganismo ao stress ácido ocorrido no cultivo sem controle do pH. Uma análise da distribuição dos fluxos metabólicos nas condições ambientais estudadas demonstrou que as alterações na via de produção de HA foram mais relacionadas à distribuição dos fluxos para os açúcares precursores da síntese do polímero que à disponibilidade de energia (ATP) ou potencial redutor (NADH/NAD+) das células. A total suplementação do meio de cultura com íons minerais (K+, Mg++, Na+, Fe++, Ca++, Mn++, Zn++ e Cu++) foi benéfica para o crescimento celular, porém não alterou a produção de HA de forma significativa. O estudo demonstrou ainda que a qualidade do polímero produzido pode ser modulada pela suplementação do meio com íons minerais. As propriedades reológicas do HA com baixo teor de proteína (0.44 g.g-1) e massa molar média de 4.0 x 106 Da demonstraram elevada densidade de emaranhamento das cadeias devido à alta dependência do módulo elástico com a concentração e desvios da viscosidade complexa com relação à regra de Cox-Merz. O estudo de meios alternativos contendo derivados agroindustriais demonstrou maiores concentrações de HA em meios contendo extrato de levedura como fonte de nitrogênio. Este conjunto de resultados contribui para a otimização da produção de HA, assim como para um melhor entendimento do metabolismo do Streptococcus zooepidemicus. / Abstract: In this work, h was studied the optimization of HA production by hatch culture of Streptococcus zooepidemicus, with focus on the metabolic changes along cultivation. The environmental conditions studied were the initial glucose concentration, pH control, mineral ions and organic nitrogen source. In flask cultivations, the initial glucose concentration had no influence on the amounts of either the biomass or the MA produced. However, in bioreactor cultivations, at non-controlled pH. both were strongly dependent on the initial glucose concentration. The highest HA concentration (1.21 g.L-1) was obtained from 25 g.L-1 glucose, which was the only cultivation where the conversion of glucose to HA (YHA/S) was higher than the one of glucose to biomass (YX/S). Not only did the pH control along cultivation result in higher cell productivity (0.21 g.L-1.h-1), but also in the HA productivity (0.10 g.L-1.h-1), However, the HA and cell yields from glucose were lower. The combination of these results relates the higher direction of the carbon source to the HA synthesis at the expenses of the cell growth to a microbial response to the acid stress observed in non-controlled pH. An analysis of the metabolic flux distribution in the environmental conditions studied shows that the changes in the HA production pathway were more related to die distributions of duxes 10 the precursors of HA synthesis than to the energy availability (ATP) or redox slate (NADH/NAD+) of the cells. The total supplementation of the culture medium with ions was beneficial to die cell growth. However, if did not have any influence on the HA production. Moreover, the results showed that the HA quality may be modulated through the mineral ion supplementation. The rheological properties of HA with low protein content (0.44 g.g-1) and average molecular weight of 4.0 x 106 Da showed the high entanglements density of the HA chains due to the high storage modulus concentration dependence as well as to the complex viscosity deviations with respect to the Cox - Merz rule. Alternative media containing agricultural resources derivates were studied. The higher HA concentrations were produced in media whose organic nitrogen source was yeast extract. This set of results contributes not only to the optimization of the HA production, but also to a better understanding of the Streptococcus zooepidemicus metabolism. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Ranulfo Monte Alegre / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-11T02:28:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Piedrahita-Aguirre_CesarAugusto_M.pdf: 332323 bytes, checksum: d9250bb3908b608666f8ee69b389ed24 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A glutationa ou GSH (L-g-glutamil-L-cisteinilglicina) é um tripeptídeo sintetizado através de consecutivas reações enzimáticas. O qual possui várias funções metabólicas nas células, sendo que a principal é antioxidante. Alterações na concentração deste tripeptídeo têm sido observadas em pacientes com doenças, tais como, intoxicações com metais pesados, diabetes, processos inflamatórios no pulmão, doenças coronarianas, câncer e estados de imunodeficiência. É utilizada nas indústrias farmacêutica, de cosméticos e de alimentos. Os métodos químicos e enzimáticos de produção possuem várias desvantagens, desta forma a produção industrial é feita por fermentação, sendo utilizados principalmente as leveduras. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi estudar a composição do meio de cultura para produção de glutationa por Saccharomyces cerevisiae ATCC 7754 em frascos Erlenmeyer utilizando fontes alternativas mais econômicas e produtivas de carbono, nitrogênio e aminoácidos. Para se estudar a influência das variáveis concentrações de glicose, água de maceração de milho, extrato de levedura, lecitina e proteína de soro de leite, empregou-se um planejamento fatorial fracionado (25-1) totalizando 19 experimentos. Os ensaios foram realizados com pH inicial 5,0, temperatura 20°C, agitação 300 rpm e tempo de fermentação de 96 h. O melhor rendimento equivalente a 264,49 mg GSH/L foi obtido em 96h de fermentação, com um meio contendo 54 g/L de glicose, 50 g/L água de maceração de milho, 50g/L extrato de levedura, 6 mM de lecitina e 50 g/L de proteína de soro. Após verificar-se que nenhuma variável era estatisticamente significativa e, devido aos custos do extrato de levedura, empregou-se outros dois planejamentos Plackett-Burman 12 (PB-12) seqüenciais. No primeiro adicionou-se a variável MgSO4 e analisou-se os efeitos da composição do meio na concentração celular, obtendo-se na melhor condição uma concentração celular de 23,33 g/L e um rendimento de 278,42 mg/L de GSH com concentração de 90 g/L de glicose, 50 g/L de água de maceração de milho, 10 g/L de extrato de levedura, 5 mM de lecitina, 50 g/L de proteína de soro de leite e 10 g/L de MgSO4. Para o segundo planejamento PB-12 decidiu-se observar os efeitos das variáveis nos níveis experimentais mais baixos e fixou-se à proteína de soro de leite em 30 g/L, atingindo-se produção de 166,84 mg/L de GSH e 18,75 g/L de biomassa com meio de composição de 60 g/L de glicose, 30 g/L de água de maceração de milho, 4 g/L extrato de levedura, 0,5 mM de lecitina e 2 g/L de MgSO4. Nas condições deste trabalho, não se otimizou o meio de fermentação mas atingiu-se o objetivo de obter boa quantidade de GSH com o meio fermentativo de baixo custo / Abstract: Glutathione or GSH (Lg-glutamyl-L-cisteinilglicina) is a tripeptide synthesized through consecutive enzymatic reactions. Besides being a main antioxidant, it has several other metabolic functions. Changes in its concentration have been observed in patients who suffered from poisoning with heavy metals, diabetes, inflammatory processes in the lung, coronary diseases, cancer and states of immunodeficiency. It is used in the pharmaceutical, cosmetic and food industry. Chemical and enzymatic production methods have several disadvantages, thus standard industrial production is done by means of fermentation by yeast. The objective of this work was to study the composition of a low cost culture medium for the production of glutathione by Saccharomyces cerevisiae ATCC 7754 in bottles Erlenmeyer flask using alternative, more efficient sources of carbon, nitrogen and amino acids. To study the influence of variables such as glucose, water, corn steep liquor extract, yeast, lecithin and of whey protein, a fractional factorial design (25-1) was used is used totaling 19 experiments. The tests were performed at pH 5.0, 20°C, 300 rpm stirring and 96 h of fermentatio n. The higher yield equivalent to 264.49 GSH mg/L was obtained in 96 hours of fermentation, with a medium containing 54 g/L glucose, 50 g/L of water maceration of maize, 50 g/L yeast extract, 6 mM lecithin and 50 g/L whey protein. Based on the results it was verified that no variable was statistically significant and because of the cost of yeast extract, two other Plackett-Burman 12 (PB-12) sequential, plans were use to a the first plan, the variable MgSO4 was added and the effects of the composition of the medium concentration in the cell, were verified. As a result an optimed condition could be conclued being a cell concentration of 23.33 g/L and an feed of 278.42 mg/L of GSH with concentration of 90 g/L glucose, 50 g/L of water maceration of maize, 10 g/L yeast extract-, 5 mM lecithin, 50 g/L of whey protein and 10 g/L of MgSO4. For the second PB-12 planning it was decided to observe the effects of experimental variables in the lower levels and fix the concentration of whey protein, 30 g/L, reaching a production of GSH of up to 166.84 mg/L and 18.75 g/L of biomass with a composition of 60 g/L glucose, 30 g/L of water maceration of corn, 4 g/L yeast extract, 0.5 mM lecithin and 2 g/L of MgSO4. The medium could not be optimized but the objetive to obtain a reasonable amount of GSH utilizing a low cost culture medium was obtained. / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

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Due to the increasing demand for cheese production, the increase in the price of animal rennet and cultural issues, the search for alternative coagulating sources, among them microbial, is necessary. The objective of this work was to investigate the production of coagulant proteases by Aspergillus flavo furcatis DPUA 1608 by the fermentation technology for the elaboration of cheese with macrofungo biomass. The culture was reactivated, authenticated and evaluated for the production of aflatoxins in solid medium. The inoculum medium was selected using SAB+GLI, SAB+SAC, BDA+GLI and BDA+SAC. The liquid fermentation medium was selected from a base saline solution (MA01). In the other media, 1% (w/v) glucose (MAGLi) and 1% (w/v) sucrose (MASac), respectively, were added. At the end of the fermentation, the biomass was separated from the crude extract by vacuum filtration. The medium and inoculum in which the best milk coagulant activity was determined were used to optimize the production of coagulant enzymes: carbon and nitrogen sources, inoculum age and size, fermentation time, temperature, agitation and initial pH of the medium. The enzymes of the selected crude extract were characterized as to pH and temperature (optimum activity and stability) and effect of inhibitors. In vitro cytotoxicity testing was also performed with the test on human fibroblasts and commercial sheep blood. At the end of the characterization, a cheese supplemented with mushroom biomass (Pleurotus ostreatoroseus) was elaborated and the physical-chemical and microbiological analyzes of the product were determined. The culture medium of the inoculum and fermentation medium that promoted higher milk coagulant activities were BDA+SAC and MA01, respectively. The milk coagulant enzymes were best produced in submerged fermentation medium according to the following parameters: age (5 days) and inoculum size (106 spores per ml medium), initial pH of the medium (pH 7), fermentation (3 days), fermentation temperature (30°C), stirring (150 rpm), carbon source (0.1% (w/v) starch and nitrogen (peptone 0.1% (w/v)). According to the proteolytic activity, the enzymes presented optimum activity at pH 7 at 50 °C. They were stable up to 40 °C and pH 5 to 9. The Zn2+ and Cu2+ ions promoted the greatest reduction of activity and iodoacetic acid was the inhibitor of higher interference. For the milk coagulant activity, the enzymes were more active at pH 7 and temperature of 45 °C. They remained stable from pH 5 to 9 and temperature from 25 to 55 °C. Zn 2+ and K + promoted increased activity and again iodoacetic acid was the inhibitor of greater interference, characterizing the enzymes as cysteine protease. There was no detection of toxicity according to the tests. The microbiological analisys is in agreement with the vigent legislation. The cheeses presented increasing in the amount of carbohidrates, protein, ashes and humidity according to the increasing of mushroom concentration. However, was also observed that the increasing in mushrrom concentration promoted the decreasing in the amount of lipids and also the total energy Aspergillus flavo furcatis DPUA 1608 has potential as microbial source of milkclotting enzymes and can be used in dairy industry to cheese manufacturing. / As proteases coagulantes do leite são importantes enzimas utilizadas na indústria de laticínios. Devido à crescente demanda para a produção de queijo associada ao aumento do preço do coalho animal e a questões culturais, as fontes coagulantes microbianas são alternativas ecologicamente viáveis. Esta pesquisa foi realizada para investigar a produção de proteases coagulantes por Aspergillus flavo furcatis DPUA 1608 e elaboração de queijo adicionado de biomassa de cogumelo comestível. Aspergillus foi reativado, autenticado e avaliado quanto à produção de aflatoxinas em meio sólido. Na escolha do meio sólido para cultivo do inóculo foi utilizado ágar glicose, peptona e extrato de levedura (SAB+GLI); ágar sacarose, peptona e extrato de levedura (SAB+SAC); ágar batata e glicose (BDA+GLI); e ágar batata e sacarose (BDA+SAC). Para selecionar o meio líquido para obtenção do inóculo e para produção do coagulante por fermentação submersa, os cultivos foram realizados em solução salina (MA01) formulada, separadamente, com glicose 1% (p/v) (MAGLi) e; sacarose 1% (p/v) (MASac), respectivamente. Ao término da fermentação, a biomassa foi separada do extrato bruto por filtração a vácuo. Nos meios de cultura selecionados foi realizada a produção de enzimas coagulantes para avaliar a influência das fontes de carbono e nitrogênio, idade e tamanho do inóculo, tempo de fermentação, temperatura, agitação e pH inicial do meio. O extrato bruto selecionado, de acordo com a atividade coagulante, foi caracterizado quanto ao pH e temperatura (atividade ótima e estabilidade) e efeito de íons metálicos e inibidores. Depois do processo de caracterização esse extrato bruto foi avaliado quanto à citoxicidade in vitro com o teste em fibroblastos humanos e sangue de carneiro comercial. O queijo foi elaborado com o coagulante caracterizado e adicionado de biomassa de cogumelo comestível (Pleurotus ostreatoroseus). Ao término do processamento, o queijo foi analisado quanto à qualidade nutricional e microbiológica. Todos os experimentos foram realizados em triplicata. Os resultados revelaram que Aspergillus flavo furcatis DPUA 1608 expressou fenótico típico da espécie e não sintetizou aflatoxinas em meio sólido. BDA+SAC e MA01, respectivamente, foram os meios de inóculo de cultivo submerso que promoveram maiores atividades coagulantes do leite. As condições que influenciaram na produção das enzimas coagulantes foram: inóculo com 5 dias de cultivo em meio sólido e, no meio de fermentação, suspensão celular de 106 esporos/mL de meio; pH 7; 3 dias de cultivo; 30°C; 150 rpm. As melhores fontes de carbono e nitrogênio foram amido 0,1% (p/v) e peptona 0,1% (p/v), respectivamente. As proteases apresentaram atividade ótima em pH 7, a 50°C. Elas foram estáveis até 40°C e em pH 5 ao 9. Os íons Zn2+ e Cu2+ promoveram a maior redução da atividade e ácido iodoacético foi o inibidor de maior interferência. As enzimas coagulantes do leite foram mais ativas em pH 7, 45°C e se mantiveram estáveis em pH 5 a 9, de 25 a 55°C. Os íons Zn2+ e K+ promoveram aumento da atividade e novamente ácido iodoacético foi o inibidor de maior interferência, caracterizando as enzimas como cisteína proteases. Tais enzimas não expressaram toxicidade. A análise microbiológica está de acordo com a legislação vigente. Os queijos produzidos apresentaram aumento do conteúdo de carboidratos, proteínas, cinzas e umidade associados à concentração do basidioma adicionado na massa do queijo. O aumento da concentração do cogumelo promoveu a redução do conteúdo de lipídeos e valor energético total. Aspergillus flavo furcatis DPUA 1608 tem potencial como coagulante de fonte microbiana para aplicação na fabricação de queijo.