Submitted by LOUISE GARBELOTTI GONÇALVES (lou_ise_gg@hotmail.com) on 2016-05-31T17:27:57Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_GONÇALVES, Louise G._2016.pdf: 1045451 bytes, checksum: 2b2d475a38ba54ed6a247190f4fc82b0 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-05-31T17:56:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 goncalves_lg_me_rcla.pdf: 1045451 bytes, checksum: 2b2d475a38ba54ed6a247190f4fc82b0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-31T17:56:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 goncalves_lg_me_rcla.pdf: 1045451 bytes, checksum: 2b2d475a38ba54ed6a247190f4fc82b0 (MD5) Previous issue date: 2016-04-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O desenvolvimento de bioprocessos para produção de alimentos e energia, que utilizam resíduos agroindustriais como matéria-prima, é alvo de intensas pesquisas no mundo devido às limitações de novas fronteiras agrícolas e de fontes de energia renováveis. A utilização de enzimas nesses processos produtivos surge como uma forte tendência, dentre elas, as amilases. O objetivo desse estudo foi a otimização da produção de amilases empregando o fungo Rhizopus microsporus var. oligosporus, cultivado em Fermentação em Estado Sólido (FES), tendo como substrato os resíduos agroindustriais: farelo de trigo, bagaço de mandioca e bagaço de cana de açúcar. O hidrolisado obtido da hidrólise do bagaço de mandioca foi avaliado quanto à sua fermentabilidade por meio da fermentação alcoólica em batelada alimentada por Saccharomyces cerevisiae. A melhor fonte de carbono como substrato para formulação do meio de cultivo foi aquele contendo 100% de farelo de trigo. Em relação às fontes de nutrientes para produção de amilases, a maior atividade amilolítica (418 U/g) foi para a solução de nutrientes contendo (%): 1,34 de sulfato de amônio, 0,54 de monofosfato de amônio (MAP) e 1,86 de ureia. Porém, foi observado que, ao acrescentar um mínimo de 0,01 % (m/m) de extrato de levedura na solução de nutrientes, obteve-se aumento na atividade amilolítica de 418 U/g para 551 U/g. A hidrólise enzimática do bagaço de mandioca foi feita com a associação de celulases comerciais (Novozyme) (10 FPU/g no tempo zero horas) e com o extrato amilolítico (12 U/g no tempo 10 horas de reação) produzido em FES para a obtenção de um hidrolisado concentrado. Com estas condições foi possível converter 63% de bagaço em açúcares redutores com predomínio de glicose. Por meio da fermentação alcoólica em batelada alimentada por Saccharomyces cerevisiae, obteve-se eficiências de 74,6 e 76,8%, e produtividades etanólicas com 3,14 g L-1h-1 e 1,61 g L-1h-1 em 12 e 24 h, respectivamente. A produção de etanol a partir de um hidrolisado de bagaço de mandioca nas condições de hidrólise proposta foi possível, o que corresponde a uma alternativa à tecnologia da cana-de-açúcar para produção deste biocombustível. / The development of bioprocesses for food and energy production, which makes use of agricultural waste as raw material, is focus of intense research around the world due to limitations on new agricultural frontiers and on renewable energy sources. The use of enzymes in these processes emerges as a strong trend, among them, amylases. The aim of this study was the amylase production optimization employing fungus Rhizopus microsporus var. oligosporus, grown by Solid Station Fermentation (SSF), using as substrate these agricultural waste: wheat bran, cassava bagasse and sugarcane bagasse. The hydrolizate obtained from cassava bagasse hydrolysis was evaluated with regards to its fermentability through fed-batch alcoholic fermentation by Saccharomyces cerevisiae. The best carbon source as substrate for the culture medium formulation was the one containing 100% wheat bran. Regarding salts sources for amylases production, the higher amylolytic activity (418 U/g) was for the nutrient solution containing (%): ammonium sulfate 1.34; ammonium monophosphate 0.54 and urea 1.86. However, the addiction of 0.01% (w/w) yeast extract in salts solution, amylolytic activity increased from 418 U/g to 551 U/g. The enzymatic hydrolysis of cassava bagasse was performed with the combination of commercial cellulases (Novozyme) (10 FPU/g at time zero hours) and the amylolytic extract (12 U/g at time 10 hours) produced by SSF to obtain a hydrolizate concentrate. With these conditions it was possible to convert 63% of bagasse in reducing sugars predominantly glucose. Through the fed-batch alcoholic fermentation tests by Saccharomyces cerevisiae, efficiencies were determined as 74.6 and 76.8%, and the ethanolic productivities with 3.14 gL-1h-1 and 1.61 gL-1h-1, at 12 and 24 h, respectively. Ethanol production from cassava bagasse hydrolyzate in hydrolysis conditions proposal was possible, which corresponds to an alternative technology of sugarcane for production of biofuel.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A matriz energética mundial é baseada em fontes fósseis e renováveis. No Brasil, o bioetanol é gerado principalmente a partir da cana-de-açúcar. Resíduos agroindustriais (fontes celulósicas ou amiláceas) despontam como biomassas alternativas à cana-de-açúcar, para aumentar a competitividade deste combustível renovável frente aos de origem fóssil e também favorecer a sustentabilidade e a segurança alimentar e energética, pois são ricos em polissacarídeos não diretamente fermentescíveis, abundantes (problema ambiental) e apresentam baixo valor comercial. O farelo de mandioca é um exemplo de resíduo sólido gerado na produção de fécula (amido) e farinha de mandioca que ainda contém, em média, 75% de amido. Consequentemente, deve ser previamente hidrolisado e posteriormente fermentado por leveduras do gênero Saccharomyces para gerar etanol. O objetivo deste estudo foi produzir bioetanol a partir de hidrolisados enzimáticos de farelo de mandioca, usando levedura álcool resistente (AR). Primeiramente, a concentração de açúcares obtida a partir da hidrólise enzimática foi verificada através de um planejamento fatorial completo (24), com triplicata no ponto central, a fim de investigar a influência dos seguintes fatores na hidrólise: concentração de α-amilase (Termamyl 2X), tempo de liquefação, concentração de glucoamilase (AMG 300L) e o tempo sacarificação. A condição de hidrólise mais favorável foi a do ensaio com 0,517 mL de AMG/g amido, 0,270 mL de Termamyl/g amido, 1h de tempo de liquefação e 2h de tempo de sacarificação. O caldo resultante da condição escolhida alcançou altas concentrações de glicose (160 g/L). Os ensaios de fermentação alcoólica foram realizados em duplicata em biorreator de 3L, em regime de batelada, a 30C, 100 rpm e pH 5,5. Cerca de 3 g/L (massa seca) de uma linhagem de levedura álcool tolerante, Saccharomyces cerevisiae Hansen BY4741, crescida por 12h em meio YEDP (2% de glicose) foram usados como inóculo. O mosto consistiu de um litro de hidrolisado (160 g/L de glicose) fortificado com extrato de levedura (1%) e peptona de carne (1%), além da adição de um antiespumante (Tween 80) na concentração de 0,05% (m/v). Em 30 horas de fermentação, a média da concentração de etanol obtida foi de 65 g/L. A eficiência foi de 87,6% e o rendimento e a produtividade foram 0,448 e 2,16 g/L.h, respectivamente. Os resultados indicaram a aplicabilidade do farelo de mandioca como matéria-prima para a produção de bioetanol / The world energy matrix is based on fossil and renewable sources. In Brazil, bioethanol is generated mainly from sugarcane. Agro-industrial wastes (cellulosic or starchy sources) emerge as an alternative to sugarcane biomass, in order to increase this renewable fuel competitiveness against fossil ones, and also promote sustainability, food security and energy security, because they are rich in polysaccharides (not directly fermentable), abundant (environmental problem), and have low commercial value. The cassava bagasse is an example of a solid waste originated from starch and cassava flour industries, which still contains on average 75% of starch. Consequently, it should be hydrolyzed and then fermented by Saccharomyces yeasts in order to generate ethanol. This study aimed to produce bioethanol from enzymatic hydrolysate of cassava bagasse, using alcohol resistant (AR) yeast. At first, the concentration of sugars obtained from enzymatic hydrolysis was verified using a full factorial design (24) with triplicate at the center point to investigate the influence of α-amylase concentration (Termamyl 2X), liquefaction time, glucoamylase concentration (AMG 300L), and saccharification time. The best condition of hydrolysis was 0,270 mL of Termamyl/g starch, 1h of liquefaction, 0,517 mL of AMG/g starch, and 2h of saccharification. The resultant syrup of the chosen condition achieves high levels of glucose (160 g/L). Alcoholic fermentation assays were performed in duplicate in a 3L bioreactor under batch regime at 30C, 100 rpm and pH 5.5. About 3 g/L (dry weight) of an alcohol tolerant yeast strain, Saccharomyces cerevisiae Hansen BY4741, grown for 12 h in YEDP medium (2% glucose), were used as inoculum. The fermentation broth consisted of one liter of hydrolysate (160 g/L of glucose) supplemented with yeast extract (1%) and meat peptone (1%), plus the addition of an antifoam (Tween 80) in a concentration of 0.05% (w/v). At 30 hours of fermentation, the average ethanol concentration obtained was 65 g/L. The efficiency was 87.6% and the yield and the productivity were, respectively, 0.448 and 2.16 g/L.h. The results indicated the applicability of cassava bagasse as raw material for bioethanol production

Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-09-19T19:01:43Z No. of bitstreams: 1 Reprodução Não Autorizada.pdf: 47716 bytes, checksum: 0353d988c60b584cfc9978721c498a11 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-09-19T19:02:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Reprodução Não Autorizada.pdf: 47716 bytes, checksum: 0353d988c60b584cfc9978721c498a11 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2016-09-19T19:02:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Reprodução Não Autorizada.pdf: 47716 bytes, checksum: 0353d988c60b584cfc9978721c498a11 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-19T19:02:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Reprodução Não Autorizada.pdf: 47716 bytes, checksum: 0353d988c60b584cfc9978721c498a11 (MD5) Previous issue date: 2011-03-31 / FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / Cupuassu (Theobroma grandiflorum Schum) is the most popular and favorite fruit from Amazon, due to the taste and aroma. The pulp “in natura” is white, like cream and sour taste. It is used to produce juice, jam, ice cream and liqueur. The pulp can be use to prepare fermented alcoholic beverage with alcoholic content from 4 to 14% (v/v), produced by fermentation of ripe and healthy fruit, by action of yeasts. The aim of this study was to evaluate the efficiency of three strains of yeasts isolated from Amazon, belonging to the culture collection of North and Northeast Network, to elaborate fermented alcoholic beverage, using cupuassu as raw material and to select the best strain to produce cupuassu fermented alcoholic beverage. Three S. cerevisiae strains (DPUA 1172, 1175 and DPUA DPUA 1210) were tested for fermentative capacity, ethanol tolerance, flocculation capacity and production of hydrogen sulfide (H2S). The beverages were analyzed for soluble solids (° Brix), pH, total and volatile acidity, sulfur dioxide, ethanol, residual sugar and sensorial analysis. Among three yeasts, two (DPUA 1210 and DPUA 1175) showed oenological properties. At the end of fermentation, the ethanol concentration produced by yeast DPUA 1210 and 1175 were 11.25 ° GL and 10.33 ° GL, respectively. The DPUA 1210 yeast (Ef = 83,60%) showed better efficiency than DPUA 1175 (Ef = 80,55%). From the selected strain were made two types of beverages: one with a sugar concentration of 8.45 g / L, which is characterized like a “semi-dry wine” and the other one with 21.01 g / L of sugar, indicating a “soft wine”. The sensorial analysis, made with these two types of beverages indicated that in all attributes, both beverages were well accepted, reaching good or excellent, respectively, in the global evaluation. / O cupuaçu (Theobroma grandiflorum Schum) é o mais popular e favorito fruto da Amazônia, em virtude do sabor e aroma agradáveis. A polpa in natura é de cor clara, tipo creme e sabor ácido. É muito utilizada na produção de suco, doce, compota, sorvete e licor. Outra forma de utilização seria na elaboração de bebida alcoólica fermentada, definida como uma bebida de graduação alcoólica de 4 a 14% em volume, produzida pela fermentação de uma fruta madura e sã, por ação de leveduras. O objetivo desse experimento foi avaliar a eficiência de três linhagens de leveduras isoladas da Amazônia, pertencentes à coleção de cultura da Rede Norte e Nordeste, na produção de bebida alcoólica fermentada, utilizando como matériaprima o cupuaçu e selecionar a linhagem com melhor desempenho na produção da bebida alcoólica fermentada de cupuaçu. Três leveduras do gênero S. cerevisiae (DPUA 1172, DPUA 1175 e DPUA 1210) foram testadas em relação à capacidade fermentativa, tolerância ao etanol, capacidade de floculação e produção de sulfeto de hidrogênio (H2S). As bebidas foram submetidas às análises de sólidos solúveis (°Brix), pH, acidez total e volátil, dióxido de enxofre, etanol, açúcares residuais e análise sensorial. Das três leveduras, duas (DPUA 1210 e DPUA 1175) apresentaram propriedades enológicas. No final da fermentação, a concentração de etanol obtida nas bebidas produzidas pelas leveduras DPUA 1210 e DPUA 1175 foram de 11,25°GL e 10,33°GL, respectivamente, na qual a DPUA 1210 (Ef = 83,60%) mostrou mais eficiência que a DPUA 1175 (Ef = 80,55%). A partir da linhagem selecionada foram produzidos dois tipos de bebida, uma com concentração de açúcar de 8,45 g/L, caracterizando-se como uma bebida do tipo vinho meio seco e a outra com 21,01 g/L de açúcar, indicando uma bebida do tipo vinho suave. A análise sensorial, realizada com ambas indicou que em todos os atributos as duas bebidas foram bem aceitas, atingindo os conceitos bom e excelente, respectivamente, na avaliação global.

O gênero Eucalyptus é uma das principais espécies arbóreas comercialmente plantadas em todo o mundo. Apresenta inúmeras características favoráveis para a produção e comercialização de sua madeira, tais como o rápido crescimento, rotação de ciclo curto e produção de biomassa renovável, com potencial para geração de biocombustível. Apesar de sua grande importância econômica, pouco é conhecido sobre os processos moleculares que envolvem a formação da madeira e casca, principalmente no que diz respeito ao metabolismo primário. Ademais, não se têm muitas informações sobre mudanças moleculares que ocorrem durante a formação desses tecidos em resposta a variações sazonais. Sabe-se que a região cambial das árvores apresenta maior atividade metabólica durante o verão, quando comparada ao inverno. Deste modo, visando compreender mudanças dinâmicas ao nível transcricional, protéico e metabólico, principalmente em relação ao metabolismo primário, o presente trabalho teve por objetivo comparar os tecidos da região cambial e casca, coletados em diferentes períodos climáticos (verão e inverno). A expressão do padrão transcricional foi analisada por PCR em tempo real, seguido de normalização e análise estatística, usando os programas NormFinder e Rest, respectivamente. O perfil protéico foi obtido por eletroforese bidimensional (2D-PAGE), seguido de análise por espectrometria de massas associada a cromatografia líquida (LC-MS/MS) e posterior identificação das proteínas pelo programa Mascot Daemon. Já o perfil metabólico foi obtido por espectrometria de massas associada à cromatografia gasosa (GC/MS), com posterior análise dos picos identificados pelo programa MatLab. Em seguida, as análises estatísticas foram geradas pelo programa SIMCA P+ e \"R\". Para os transcritos, foi possível observar tanto para a região cambial quanto para a casca padrão diferencial na expressão dos genes analisados, principalmente aqueles atuantes na glicólise, durante os dois períodos sazonais. Quanto ao perfil protéico, foram identificadas um total de 77 e 75 proteínas estatisticamente significativas na região cambial e casca, respectivamente. Proteínas pertencentes ao metabolismo primário foram identificadas em ambos os tecidos. Metabólitos relacionados ao metabolismo de açúcares também foram encontrados. / Eucalyptus genus is the most widely planted hardwood crop in the world because of its superior growth, broad adaptability and multipurpose wood properties. In today\'s \"new carbon economy\", eucalypts are receiving attention as fast-growing, short-rotation, renewable biomass crop for energy production. In spite of its economical importance, little information is available about the molecular changes that occur in primary metabolism in the wood and bark forming tissues. Furthermore, there is less information about molecular changes that occur during wood and bark formation in response to seasonal variation. It\'s known that Eucalyptus cambial region presents higher metabolic activity in summer than in winter. Thus, in order to observe the dynamic changes in transcript, protein and metabolite levels, mainly related to primary metabolism, we compared cambial tissue and bark collected in two different seasons (summer high temp + high rainfall) and winter (lower temp and little rainfall). Transcript expression patterns were analyzed by Real-Time PCR, normalization chosen by NormFinder and statistical analysis carried out using REST. The protein profile was obtained by bidimensional electrophoresis (2D-PAGE) followed by liquid chromatography associated with mass spectrometry (LC-MS/MS) and analyzed by Mascot Daemon. Metabolite profile was obtained by GC-TOF/MS, peaks were analyzed in MatLab and statistical analyses were done using SIMCA and \"R\". The results obtained with transcripts indicate differential gene expression in the cambial region and bark during summer and winter. A total of 77 and 75 proteins in cambium and bark, respectively, presented statistically significant alterations and were identified and classified into functional categories. We identified many proteins from primary metabolism. Metabolites from carbohydrate metabolism were also identified.

Histamine is an organic base that develops an important physiological and metabolic function in live organisms. It is formed in normal metabolic processes and through microorganisms enzymatic activity during the fermentation or deterioration. This substance may cause problems when ingested in large amounts, when the eliminating mechanism is inefficient or when potentializers are present. The level of histamine in food varies a lot and it depends on the nature, origin, processing stages and microorganisms present. In wine, histamine has its origin in the grape itself or can be formed by the wine elaborating process, during the alcoholic and/or malolatic fermentation. The objective of this paper was to accompany the histamine level increase since the last maturation month of the grape until the wine storage period for three months. Microvinifications were done with inoculation of selected yeast (Saccharomyce cerevisiae variety bayanus and Saccharomyces cerevisiae) and without inoculation of selected yeast. In the end of the alcoholic fermentation the three treatments were divided in two groups: one was inoculated with a lactic bacteria Leuconostoc oenos and the other was not inoculated with a lactic bacteria. After the malolatic fermentation ending the wine was bottled and maintained for three months in environment temperature. The histamine after chemical derivatization with orthophthaldehyde was quantificated by High Performance Liquid Chromatography with fluorescence detection in grapes harvested during the maturation, after the grapes squashing, in the end of the alcoholic fermentation, after the malolatic fermentation and three months after the bottling. During the grape maturation, the histamine concentration increased in a higher proportion close to the harvest date. In the alcohol fermentation ending there was a reduction on the histamine level in all the three treatments. In the end of the malolatic fermentation it was noticed that the histamine concentration increased in all treatments in spite of fermentation been occurred spontaneously or by induction except to the must that realized both fermentations without the inoculation of selected organisms. In the samples collected three months after the bottling the histamine concentration found in the wine did not present a significant difference in relation to the final concentration of malolatic fermentation except to the wine that realized both fermentations without pure culture where a significant increase in the histamine concentration was found (p<0,05). It was not observed a strong correlation between the histamine levels and the chemical characteristics of pH, total acidity, volatile acidity, alcohol content and free SO2. / A histamina é uma base orgânica que desempenha importante função fisiológica e metabólica nos organismos vivos. É formada durante processos metabólicos normais e através de atividade enzimática de microorganismos durante fermentação ou deterioração. A ingestão desta substância pode causar problemas quando for em grande quantidade, quando o mecanismo de eliminação for deficiente ou ainda quando potencializadores estiverem presentes. A quantidade de histamina em alimentos varia bastante, sendo dependente da natureza, origem, etapas do processamento e microorganismos presentes. Em vinhos, a histamina pode ter sua origem na própria uva ou então ser formada durante o processo de fabricação do vinho, durante a fermentação alcoólica e/ou malolática. O objetivo deste trabalho foi acompanhar a evolução dos níveis de histamina desde o último mês de maturação da uva até um período de estocagem do vinho por três meses. Foram realizadas microvinificações com inoculação de leveduras selecionadas (Saccharomyce cerevisiae variedade bayanus e Saccharomyces cerevisiae) e sem inoculação de levedura selecionada. Ao final da fermentação alcoólica, os três tratamentos foram divididos em dois grupos: em um deles houve inoculação de bactéria lática Leuconostoc oenos e no outro não foi inoculada a bactéria lática. Após o término da fermentação malolática, os vinhos foram engarrafados e mantidos por três meses em temperatura ambiente. A histamina após derivatização química com orto-ftaldeído foi quantificada por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência com detecção por Fluorescência em uvas colhidas durante a maturação, após o esmagamento das uvas, no final da fermentação alcoólica, após a fermentação malolática e três meses após o engarrafamento. Durante a maturação da uva houve um aumento mais pronunciado na concentração de histamina próximo à data da colheita. Ao final da fermentação alcoólica houve uma redução dos níveis de histamina nos três tratamentos. Ao término da fermentação malolática observou-se que a concentração de histamina aumentou em todos os tratamentos independente de a fermentação ter ocorrido espontaneamente ou por indução, exceto para o mosto que realizou as duas fermentações sem inoculação de microorganismos selecionados. Em amostras coletadas três meses após o engarrafamento, a concentração de histamina encontrada nos vinhos não apresentou diferença significativa em relação à concentração ao final da fermentação malolática, exceto para o vinho que realizou as duas fermentações sem inoculação de cultura pura, onde houve um aumento significativo na concentração de histamina (p 0,05). Não foi observada uma correlação forte entre os níveis de histamina e as características químicas de pH, acidez total, acidez volátil, teor alcoólico e SO2 livre.

Com o objetivo de avaliar o antagonismo entre leveduras e bactérias contaminantes do processo de produção de etanol com metabolismos distintos (homo e heterofermentativo) em diferentes condições, foi analisado o desempenho fermentativo de linhagens de Saccharomyces cerevisiae empregadas na fermentação industrial (BG- 1, CAT-1, PE-2 e Fleischmann) em co-cultivo com linhagens de Lactobacillus com diferentes metabolismos, sendo uma delas homofermentativa (L. plantarum - FT025B) e duas linhagens heterofermentativas (L. fermentum - FT230B e L. fructosus - FT432B). Foram avaliados o crescimento dos dois grupos de microrganismos com relação à densidade de células no meio e sua viabilidade e também através de suas atividades metabólicas, acessadas pela formação de metabólitos específicos (ácidos lático, succínico e acético, manitol e etanol). Os experimentos foram conduzidos em duas modalidades: I) em condições de laboratório, inoculando-se uma linhagem bacteriana com uma única linhagem de levedura na mesma proporção em meio sintético e sendo incubadas a 32 C por 24h e II) simulando as condições industriais de fermentação, com alimentação utilizando-se mosto misto durante 5 reciclos fermentativos. No Experimento I, a viabilidade da linhagem FT025B mostrou-se reduzida em relação à linhagem FT230. Observou-se também que no meio contendo a bactéria FT025B a viabilidade das 4 linhagens de levedura foi menor do que no meio controle e no meio inoculado com a bactéria FT230B. Os níveis de ácido lático foram mais elevados na presença da bactéria FT025B, enquanto os teores de ácido acético e de glicerol foram maiores nos meios com a linhagem FT230B. A produção de etanol foi reduzida na presença de ambas as bactérias. No Experimento II a presença das bactérias praticamente não afetou a viabilidade das leveduras industriais durante os reciclos. No entanto, ao contrário do que foi observado no Experimento I, as linhagens bacterianas heterofermentativas apresentaram melhor crescimento e maior viabilidade em co-cultivo com as leveduras do que a homofermentativa. Também na presença de ambas as linhagens heterofermentativas observou-se uma significativa redução no rendimento alcoólico. A produção de lactato por tais linhagens foi muito próxima e em alguns ciclos até maior que a produção pela linhagem homofermentativa. No entanto, como no Experimento I, nos tratamentos com a bactéria FT025B a produção de glicerol foi menor até mesmo que no tratamento controle, tratando-se do primeiro registro de menor produção de glicerol por leveduras que se encontram na presença de contaminação bacteriana. Sugere-se que o ácido lático e o acético, juntamente com o etanol, podem ter agido sinergisticamente no metabolismo e crescimento das leveduras, resultando principalmente em uma diminuição do rendimento alcoólico. É também provável que as linhagens bacterianas heterofermentativas foram capazes de resistir melhor aos elevados teores de etanol excretados pelas leveduras e encontrados no processo industrial, uma vez que também são capazes de produzir tal composto. / This study aimed to evaluate the antagonism between yeasts and contaminating bacteria of the ethanol production process with different metabolisms (homo- and heterofermentative) in different conditions. Thus, the fermentation performance of Saccharomyces cerevisiae strains used in industrial fermentation (BG-1, CAT-1, PE-2 and Fleischmann) was analyzed in co-cultivation with Lactobacillus strains with different metabolisms, one of them homofermentative (L . plantarum - FT025B) and two heterofermentatives strains (L. fermentum - FT230B and L. fructosus - FT432B). It was evaluated the growth of two microrganisms groups with respect to the cells density in the medium and their viability and also through their metabolic activities, accessed by specific metabolites production (lactic, acetic and succinic acid, mannitol and ethanol). The experiments were conducted in two ways: I) in laboratory conditions, inoculating a bacterial strain with a single yeast strain in the same synthetic medium incubated at 32°C for 24h and II) simulating the industrial fermentation conditions, with fed by using mixed must for 5 fermentative recycle. In Experiment I, the viability of FT025B strain proved to be small in relation to FT230 strain. It was also observed that in the medium containing the bacteria FT025B the viability of the 4 yeast strains was lower than the control and the treatment with FT230B strain. The levels of lactic acid were higher in the presence of bacteria FT025B, while the levels of acetic acid and glycerol were higher in treatments with FT230B strain. The production of ethanol was reduced in the presence of both bacteria. In Experiment II, the presence of bacteria did not affect the viability of industrial yeasts during recycling. However, contrary to what was observed in Experiment I, the heterofermentatives bacterial strains showed higher growth and higher viability in co-cultivation with the yeasts than homofermentative. Also in the presence of both strains heterofermentatives there was a significant reduction in the alcoholic yield. The lactate production by these strains was very close and, in some cycles, higher than the production by the homofermentative strain. However, as in Experiment I,in the treatments with FT025B strain the production of glycerol was lower even than in the control treatment, this is the first record of lower production of glycerol by yeasts that are in the presence of bacterial contamination. It is suggested that the lactic acid and acetic acid along with ethanol, may have acted synergistically in yeasts metabolism and growth, resulting in reduced alcoholic yields. It is also likely that the bacterial strains heterofermentatives were better able to resist the high ethanol levels excreted by yeasts and found in industrial process, since they are also able to produce this compound.

Com o objetivo de avaliar o antagonismo entre leveduras e bactérias contaminantes do processo de produção de etanol com metabolismos distintos (homo e heterofermentativo) em diferentes condições, foi analisado o desempenho fermentativo de linhagens de Saccharomyces cerevisiae empregadas na fermentação industrial (BG- 1, CAT-1, PE-2 e Fleischmann) em co-cultivo com linhagens de Lactobacillus com diferentes metabolismos, sendo uma delas homofermentativa (L. plantarum - FT025B) e duas linhagens heterofermentativas (L. fermentum - FT230B e L. fructosus - FT432B). Foram avaliados o crescimento dos dois grupos de microrganismos com relação à densidade de células no meio e sua viabilidade e também através de suas atividades metabólicas, acessadas pela formação de metabólitos específicos (ácidos lático, succínico e acético, manitol e etanol). Os experimentos foram conduzidos em duas modalidades: I) em condições de laboratório, inoculando-se uma linhagem bacteriana com uma única linhagem de levedura na mesma proporção em meio sintético e sendo incubadas a 32 C por 24h e II) simulando as condições industriais de fermentação, com alimentação utilizando-se mosto misto durante 5 reciclos fermentativos. No Experimento I, a viabilidade da linhagem FT025B mostrou-se reduzida em relação à linhagem FT230. Observou-se também que no meio contendo a bactéria FT025B a viabilidade das 4 linhagens de levedura foi menor do que no meio controle e no meio inoculado com a bactéria FT230B. Os níveis de ácido lático foram mais elevados na presença da bactéria FT025B, enquanto os teores de ácido acético e de glicerol foram maiores nos meios com a linhagem FT230B. A produção de etanol foi reduzida na presença de ambas as bactérias. No Experimento II a presença das bactérias praticamente não afetou a viabilidade das leveduras industriais durante os reciclos. No entanto, ao contrário do que foi observado no Experimento I, as linhagens bacterianas heterofermentativas apresentaram melhor crescimento e maior viabilidade em co-cultivo com as leveduras do que a homofermentativa. Também na presença de ambas as linhagens heterofermentativas observou-se uma significativa redução no rendimento alcoólico. A produção de lactato por tais linhagens foi muito próxima e em alguns ciclos até maior que a produção pela linhagem homofermentativa. No entanto, como no Experimento I, nos tratamentos com a bactéria FT025B a produção de glicerol foi menor até mesmo que no tratamento controle, tratando-se do primeiro registro de menor produção de glicerol por leveduras que se encontram na presença de contaminação bacteriana. Sugere-se que o ácido lático e o acético, juntamente com o etanol, podem ter agido sinergisticamente no metabolismo e crescimento das leveduras, resultando principalmente em uma diminuição do rendimento alcoólico. É também provável que as linhagens bacterianas heterofermentativas foram capazes de resistir melhor aos elevados teores de etanol excretados pelas leveduras e encontrados no processo industrial, uma vez que também são capazes de produzir tal composto. / This study aimed to evaluate the antagonism between yeasts and contaminating bacteria of the ethanol production process with different metabolisms (homo- and heterofermentative) in different conditions. Thus, the fermentation performance of Saccharomyces cerevisiae strains used in industrial fermentation (BG-1, CAT-1, PE-2 and Fleischmann) was analyzed in co-cultivation with Lactobacillus strains with different metabolisms, one of them homofermentative (L . plantarum - FT025B) and two heterofermentatives strains (L. fermentum - FT230B and L. fructosus - FT432B). It was evaluated the growth of two microrganisms groups with respect to the cells density in the medium and their viability and also through their metabolic activities, accessed by specific metabolites production (lactic, acetic and succinic acid, mannitol and ethanol). The experiments were conducted in two ways: I) in laboratory conditions, inoculating a bacterial strain with a single yeast strain in the same synthetic medium incubated at 32°C for 24h and II) simulating the industrial fermentation conditions, with fed by using mixed must for 5 fermentative recycle. In Experiment I, the viability of FT025B strain proved to be small in relation to FT230 strain. It was also observed that in the medium containing the bacteria FT025B the viability of the 4 yeast strains was lower than the control and the treatment with FT230B strain. The levels of lactic acid were higher in the presence of bacteria FT025B, while the levels of acetic acid and glycerol were higher in treatments with FT230B strain. The production of ethanol was reduced in the presence of both bacteria. In Experiment II, the presence of bacteria did not affect the viability of industrial yeasts during recycling. However, contrary to what was observed in Experiment I, the heterofermentatives bacterial strains showed higher growth and higher viability in co-cultivation with the yeasts than homofermentative. Also in the presence of both strains heterofermentatives there was a significant reduction in the alcoholic yield. The lactate production by these strains was very close and, in some cycles, higher than the production by the homofermentative strain. However, as in Experiment I,in the treatments with FT025B strain the production of glycerol was lower even than in the control treatment, this is the first record of lower production of glycerol by yeasts that are in the presence of bacterial contamination. It is suggested that the lactic acid and acetic acid along with ethanol, may have acted synergistically in yeasts metabolism and growth, resulting in reduced alcoholic yields. It is also likely that the bacterial strains heterofermentatives were better able to resist the high ethanol levels excreted by yeasts and found in industrial process, since they are also able to produce this compound.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar o perfil de metabolização de açúcares por linhagens de S. cerevisiae amplamente utilizadas no setor sucroalcoleiro (CAT-1 e BG-1) e uma linhagem geneticamente modificada (HCJ 003) com o propósito de sobreexpressar invertase intracelular e ainda contém transportadores de sacarose de alta afinidade. Para tal estudo foi realizado 1 ensaio de fermentação simulando as condições industriais de produção de etanol com reciclos de células e mosto misto constituído de melaço e caldo de cana (50% de cada fonte) a 19% de ART. O ensaio de fermentação foi constituído por 4 ciclos sendo os 3 primeiros ciclos destinados a avaliação das cepas CAT -1 e HCJ 003 a qual é diplóide e sobre-expressa somente a invertase intracelular quanto aos diversos parâmetros do processo de fermentação. O 4° ciclo fermentativo foi destinado ao estudo do perfil de metabolização dos açúcares, onde analisou-se os teores de sacarose, glicose e frutose, bem como a formação de glicerol e o teor de trealose na biomassa das linhagens CAT -1, HCJ 003 e BG-1 (ambas com atividades de invertase distintas). No estudo comparativo dos parâmetros fermentativos a cepa HCJ 003 produziu de forma consistente, menos biomassa e mais etanol do que a cepa CAT-1. O rendimento fermentativo em etanol foi maior para a cepa HCJ 003. O fato de transportar a sacarose para o interior da célula faz com que seja gerado apenas 3 moles de ATP (em vez de 4 ATP). Portanto, para repor o ATP que deixa de ser gerado, há um maior direcionamento do metabolismo para as vias fermentativas e conseqüentemente mais etanol é produzido aumentando-se o rendimento da fermentação. No estudo do perfil de metabolização dos açúcares para as cepas CAT -1, HCJ 003 e BG-1 mostrou que a cepa BG -1 hidrolisou mais rapidamente a sacarose devido à alta atividade de invertase e também apresentou quantidades superiores de glicerol em resposta ao aumento da pressão osmótica do meio de fermentação. Já a CAT -1 apresentou maiores níveis de trealose o que pode ser um indicativo da sua maior dominância durante o processo industrial brasileiro. Assim este trabalho resultou no perfil de metabolização de cepas com diferente atividade de invertase e mostrou que a cepa HCJ 003 embora seja uma derivada de uma linhagem laboratorial manteve-se adaptada às condições do processo obtendo-se rendimento superior à CAT-1. / The aim of tis work was to evaluate the metabolic profile of sugars using Saccharomyces cerevisiae strains widely used in industry of sugars and ethanol (CAT-1 e BG-1) and a genetically modified strain in purpose to over-express intracellular invertase and also contains sucrose transporters with high afinity. For this study, 1 test were performed simulating industrial fermentation for ethanol production using cell recycle and mixed must with molasses and sugar cane (50% of each compound) for 19% TRS. The fermentation experiment were composed of 4 recycles and in first 3 cycles were intended for the evaluation of the strains CAT-1 and HCJ 003 wich is diploid and overexpres just the intracellular invertase on the various parameters of the fermentation process. The 4th recycle was designed to study the profile of metabolism of sugars, where were analysed the levels of sucrose, glucose and frutose, as well as the formation of glycerol and trehalose content in biomass of the strains CAT -1, HCJ 003 and BG -1 (all of them with different invertase activity). In the evaluation of the strains on the various parameters of the fermentation process, the strain HCJ 003 produced consistently less biomass and more ethanol than CAT-1. The yield of ethanol fermentation was higher for the strain HCJ 003. The fact that this strain transport sucrose into the cells makes it generated only 3 moles of ATP (instead 4 ATP). So to restore the ATP that is no generated, there is an increase targeting of the metabolism to fermentative pathways and therefore more ethanol is produced increasing the efficiency of fermentation. In the profile of metabolism of sugars to the strains CAT -1 HCJ 003 and BG-1 showed that the strain BG -1 hydrolyzed more rapidly the sucrose due to high invertase activity and also showed higher amounts of glycerol in response to increased osmotic pressure of the fermentation medium. Already CAT -1 showed higher levels of trehalose, which may be indicative of its most dominant during the Brazilian industry. So this work resulted in the profile of metabolism of different strains with invertase activity and showed that strain 003 Hcj although a derivative of a laboratory strain remained adapted to the conditions of the process resulting in higher yield to CAT-1.

Foram realizados três experimentos visando avaliar o uso de aditivos químicos durante a ensilagem da cana-de-açúcar. No experimento I, objetivou-se verificar as alterações nas características fermentativas e aeróbias das silagens de cana-de-açúcar ensiladas com 1% de cal virgem ou 1% de calcário (com base na matéria original). As menores (P<0,01) perdas gasosas foram observadas nos tratamentos contendo fontes de cal virgem ou calcário. As silagens tratadas com esses aditivos apresentaram maior (P<0,01) teor de carboidratos solúveis residuais e de ácido acético e butírico, além de reduzida fermentação alcoólica. Na estabilidade aeróbia, o tratamento com cal virgem apresentou maior estabilidade aeróbia, evidenciado pelo maior (P<0,05) tempo para elevação de temperatura e menores (P<0,05) perdas de matéria seca. No experimento II avaliou-se a digestibilidade dos nutrientes e os parâmetros de fermentação ruminal de borregos alimentados com rações contendo essas silagens, bem como a silagem não tratada e a cana-de-açúcar in natura. Foram utilizados 16 borregos não castrados da raça Santa Inês, alocados em gaiolas para ensaio de metabolismo. Todas as rações experimentais foram compostas de 50% de volumoso na matéria seca. Foram utilizadas quatro rações como tratamentos, diferindo quanto ao tipo do volumoso utilizado: canade- açúcar in natura, silagem de cana-de-açúcar sem aditivo, silagem de cana-deaçúcar aditivada com cal virgem (1%) e silagem de cana-de-açúcar aditivada com calcário (1%). Houve diferença (P<0,05) entre os tratamentos nos coeficientes de digestibilidade da matéria seca e da matéria orgânica, onde observou-se maior digestibilidade aparente da ração contendo cana-de-açúcar in natura. A concentração de butirato foi maior (P<0,05) nos animais que consumiram a ração contendo silagem tratada com 1% de cal virgem, apresentando valor de 11,89 mM. Os valores de pH ruminal não sofreram alteração (P>0,05) entre os tratamentos, apresentado valor médio de 6,3. No experimento III, objetivou-se avaliar o desempenho, retorno da atividade ovariana pós-parto e comportamento ingestivo de ovelhas em lactação, alimentadas com os mesmos tratamentos apresentados no experimento II. Foram utilizadas 40 ovelhas da raça Santa Inês individualmente alojadas em baias cobertas. Não houve diferença (P>0,05) entre os tratamentos na produção de leite. O teor de gordura do leite foi maior nas ovelhas que consumiram as rações contendo as silagens. Não verificou-se diferença (P>0,05) entre os tratamentos no número de dias necessários para ocorrer a primeira ovulação. A concentração de ácidos graxos não-esterificados não foi alterada (P>0,05) entre os tratamentos. Não foi verificada diferença (P>0,05) entre os tratamentos nas avaliações do comportamento ingestivo dos animais. O uso de fontes de cálcio como aditivos na ensilagem da cana-de-açúcar proporcionou melhor padrão fermentativo, com redução das perdas gasosas e da produção de etanol. O desempenho animal não foi afetado com a utilização dessas silagens. / Three experiments were conducted to evaluate the effects of fresh sugarcane or sugarcane silages added during ensiling with calcium oxide and limestone (1% as-fed basis). The experiment I assessed the fermentative characteristics and aerobic stability of silages and fresh sugarcane. The lowest gas losses were observed for treatments containing calcium oxide and limestone. These two treatments also showed low ethanol production and higher concentrations of residual soluble carbohydrates, acetic and butyric acids when compared with non-treated silage. In the aerobic stability trial, silage treated with calcium oxide presented the highest aerobic stability, observed by the heating delay and the lowest dry matter losses. Nutrient digestibility and ruminal parameters were also evaluated in the experiment II using sixteen Santa Inês ram lambs kept in metabolism crates. All experimental diet contained 50% of roughage (DM basis) and treatments were defined according to roughage type: fresh sugarcane, sugarcane silage with no additive, sugarcane silage with calcium oxide (1% as-fed basis), and sugarcane silage with limestone (1% as-fed basis). It was observed difference (P<0.05) among treatments for dry matter and organic matter digestibility with values of 74.62 and 76.43% for the diet containing fresh sugarcane, respectively. Ruminal butyrate concentration (11.89 mM) was the highest (P<0.05) for the animals receiving the diet with calcium oxide silage. There was no treatment effect on ruminal pH (P>0.05), with mean value of 6.3. In the experiment III, milk production, ovarian activity resumption, and ingestive behavior were evaluated using forty Santa Inês ewes individually penned. The ewes were fed with the same diet used in the experiment II. No effect on milk production (P>0.05) was observed. Milk fat concentration was higher (P<0.05) for ewes fed silages when compared to ewes fed sugarcane fresh sugarcane. There was no difference (P>0.05) for days necessary to P4 >= 1 ng/mL. Non-esterified fatty acids concentration and ingestive behavior were not affected (P>0.05) by treatments. Using calcium sources as sugarcane silage additive provided better fermentative pattern with reduction of gas losses and ethanol production. The animal performance was not affected by feeding sugar cane silage.

A utilização de fontes renováveis para a produção de biocombustíveis tem sido incentivada no mundo todo. Assim, na proposta de um novo cenário energético mundial, aliado as condições ambientais, surge a necessidade de se procurar outras fontes alternativas de matéria primas renováveis. Neste contexto, o Brasil possui condições especiais, se considerarmos os resíduos lignocelulósicos do setor florestal. Atualmente, o Brasil é o maior produtor mundial de celulose à partir de fibra curta de Eucalyptus spp, com um setor bem desenvolvido e em plena expansão. Toda esta atividade industrial produz anualmente cerca de 2,8 a 5,7 milhões de toneladas resíduos sólidos na forma de casca (principalmente de eucaliptos). Em muitos casos o destino aplicado para essas biomassas é pouco eficiente e representa uma perda significativa do potencial energético, pois estes resíduos lignocelulósicos são passíveis de biotransformação a compostos com elevado valor agregado, tais como os biocombustíveis (etanol). Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial das cascas de eucalipto frente a produção de etanol combustível. Desta maneira, as cascas de 5 clones comerciais (E.urophylla x E. grandis e E. grandis) foram caracterizadas quanto a composição química. As cascas de eucalipto foram submetidas a uma série de pré-tratamentos ácidos e alcalinos, avaliados em planejamento fatorial com o objetivo de recuperar os açúcares potencialmente fermentecíveis. As cascas de eucalipto apresentaram aproximadamente 20% de carboidratos solúveis totais CST (glicose, frutose e sacarose). Os CST foram extraídos com água quente à temperatura de 80oC e em seguida fermentados com leveduras convencionais (Saccharomyces cerevisiae). A produção de etanol por tonelada de casca seca foi de 106 litros (etanol de primeira geração). Após a extração dos CST, as biomassas residuais das cascas de eucalipto foram submetidas a uma série de pré-tratamentos. O pré-tratamento alcalino (NaOH) apresentou uma eficiência enzimática de conversão da glicose de aproximadamente 30% após 24 horas de incubação. Com os resultados obtidos da hidrólise enzimática, estima-se que possam ser produzidos mais 94 litros de etanol por tonelada de casca livre de extrativos (etanol celulósico). / The use of no fossil source for biofuels production has been stimuled in the all world. Proposing a new global scenario related to the energy matrix, together with the environmental conditions, there is the need to search alternative renewable raw materials. In this context, Brazil presents special conditions, considering the lignocellulosic residues from the forestry industry. Nowadays, Brazil is the largest cellulose short fiber producer from Eucalyptus spp, having a strong sector in expansion. This industrial activity produces in average 2,8 to 5,7 million tons of solid waste in the form of bark (mostly from eucalyptus). Usually, the destiny of this biomass is inefficient and represents a significant loss of the energetic potential, since these lignocellulosic residues can suffer biotransformation and produce high value components, like the biofuels (ethanol). Therewith, the aim of this work was to evaluate the potential of the eucalyptus bark related to ethanol fuel production. In this way, barks from 5 commercial clones (E. urophylla x E. grandis e E. grandis) were characterized due to the chemical composition. Eucalyptus barks were subjected to a series of acid and alkaline pretreatments, evaluated in factorial design aiming to recover potentially fermentable sugars. Eucalyptus bark presented on average 20% of total soluble carbohydrates TSC (glucose, fructose and sucrose). TSC were extracted with hot water (80 °C) and fermented by Saccharomyces cerevisiae. Ethanol production per ton of dry bark was 106 liters (first generation ethanol). After TSC extraction, the residual biomass from eucalyptus bark were subjected to several pretreatments. The alkaline pretreatment (NaOH) presented a high enzymatic efficiency of glucose conversion of approximately 30% after 24 hours of incubation. With the results obtained in enzymatic analysis, is estimated that it can be produced more than 94 liters of ethanol per ton of bark (cellulosic ethanol).