O bagaço de uva, fonte de antioxidantes naturais, é um resíduo agro-industrial muito abundante e inexplorado. A partir do uso de técnicas de extração adequadas, tais compostos de interesse podem ser recuperados. Assim, neste trabalho, o estudo de duas técnicas de extração dos compostos bioativos de bagaço de uva é apresentado. A extração sólido-líquido dos compostos antioxidantes do resíduo vinícola foi otimizada através de um planejamento experimental e a influência das variáveis temperatura, concentração de etanol e Tween 80 foi investigada. O conteúdo de polifenóis totais (CPT) e atividade antioxidante (AA) (metodologias com os radicais DPPH• e ABTS•+) das amostras foram medidos. As condições ótimas de extração foram: 75 ºC; etanol, 28,8 %; Tween 80, 5 %. O valor encontrado de CPT foi de 21,55 mg GAE/gdw, enquanto que a AA obtida foi de 9,13 mmol TEAC/gdw e 178,34 mmol TEAC/gdw, para os ensaios com DPPH e ABTS, respectivamente. Todas as variáveis influenciaram significativamente (p < 0.05) o CPT, porém somente a temperatura e a concentração de etanol tiveram influência sobre a AA. Assim, os resultados sugerem que o etanol pode ser uma alternativa aos solventes orgânicos, de grau não-alimentício, ambientalmente incorretos. Além disso, observou-se que o uso do surfactante Tween 80 auxiliou a extração dos compostos bioativos. Outra técnica possível é o cultivo em estado sólido, uma vez que esse bioprocesso pode ser utilizado para recuperar os compostos bioativos de resíduos agroindustriais. As linhagens Aspergillus niger BLAn1, Phanerochaete chrysosporium BLPc1 e Penicillium sp. BLPen1 foram investigadas quanto à recuperação dos compostos bioativos e à produção de β-glicosidase (BG). As maiores atividades de BG foram, aproximadamente, 17,2, 8,3, e 13,5 U/g resíduo para as 3 linhagens, respectivamente. A atividade enzimática foi consideravelmente reduzida quando utilizada injeção de ar saturado no sistema. O CPT obtido foi de 21,15, 12,13, e 10,08 mg GAE/g resíduo, enquanto que a AA medida foi de 16,30, 11,35, e 10,57 mmol TEAC/g resíduo (método DPPH) e 158,61, 104,68, e 102,55 mmol TEAC/g resíduo (método ABTS) para BLAn1, BLPc1, e BLPen1, respectivamente. Tais resultados sugerem que a hidrólise enzimática dos fenólicos glicosilados permitiu maior concentração de fenólicos em sua forma aglicona, o que aumentou o seu poder sequestrante de radicais livres. / Grape pomace is an abundant agro-industrial residue that could be used as a source of natural antioxidants using appropriate techniques for their extraction. In this work, two different techniques are presented. The solid-liquid extraction of bioactive compounds from grape pomace was optimized by experimental design. Temperature, ethanol, and Tween 80 amounts were evaluated by measuring the total phenolic content and antioxidant activity of samples using DPPH and ABTS methods. Optimal conditions were: 75 ºC; ethanol amount, 28.8 %; Tween 80 amount, 5 %. The total phenolic content was 21.55 mg GAE/gdw, whereas the antioxidant activity was 9.13 mmol TEAC/gdw and 178.34 mmol TEAC/gdw, respectively. The variables showed to significantly affect the total phenolic content (p < 0.05), but only temperature and ethanol amount influenced the antioxidant activity. Results suggest that ethanol could be used to replace non-food grade and environmentally problematic organic solvents, while the use of Tween 80 could improve the solidliquid extraction. On the other hand, solid-state cultivation was also carried out, since is a bioprocess that represents an attractive alternative for the production of bioactive compounds from agro-industrial wastes used as substrates. The strains Aspergillus niger BLAn1, Phanerochaete chrysosporium BLPc1, and Penicillium sp. BLPen1 were evaluated in the recovery of antioxidant compounds and β-glucosidase (BG) production. The highest BG activities were approximately 17.2, 8.3, and 13.5 U/g pomace for the 3 strains, respectively. The enzyme activity was considerable reduced with moisture-saturated air injection in the system. The total phenolic content obtained were 21.15, 12.13, and 10.08 mg GAE/g pomace, while the highest antioxidant activity released were 16.30, 11.35, and 10.57 mmol TEAC/g pomace (by DPPH assay) or 158.61, 104.68, and 102.55 mmol TEAC/g pomace (by ABTS assay) for BLAn1, BLPc1, and BLPen1 respectively. These results suggest that the enzyme hydrolysis of phenolic glycosides leads to increased concentrations of free phenolics and enhanced radical-scavenging potential of pomace.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-06-05Bitstream added on 2014-06-13T19:22:45Z : No. of bitstreams: 1 martins_es_dr_rcla.pdf: 4883436 bytes, checksum: 90e9eddebe5cd615b809d1494e86d994 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Pectinases termoestáveis apresentam características interessantes do ponto de vista da sua aplicação industrial, como alta estabilidade ao pH e à temperatura. Além disso, o tipo de processo fermentativo pode influenciar a produção e propriedades físico-químicas destas enzimas. A produção de poligalacturonase (PG) pelo fungo Thermoascus aurantiacus foi realizada em fermentação submersa (FSM) e em estado sólido (FES), usando substratos contendo pectina comercial ou subprodutos agro- industriais como fonte de carbono. A PG bruta obtida em FES apresentou atividade ótima a 65ºC e pH 5,0, com estabilidade na faixa de pH entre 4,0 e 5,0 e entre 7,5 e 8,5 e manteve 85% da atividade original quando incubada a 60ºC, por 1 hora. Em FSM, o melhor meio de cultivo foi a água amarela, com pH inicial de 5,5, após 5 dias de cultivo a 45ºC. A enzima em sua forma bruta apresentou temperatura ótima de 60ºC e pH ótimo de 5,0, maior estabilidade em pH ácido (3,0 a 4,5) e menor termoestabilidade, quando comparada com a obtida em FES, mantendo apenas 13% da atividade original quando incubada a 60ºC, por 1 hora. As enzimas foram purificadas utilizando-se cromatografias de filtração em gel e troca iônica. A PG purificada proveniente da FSM apresentou pH e temperatura ótimos de 5,5 e 60-65ºC, estabilidade em pH 5,0-5,5 e manteve, após 1 hora de incubação, 100% da atividade original até 50ºC. Resultados similares foram obtidos para a PG proveniente da FES. A PG de FES apresentou massa molar de 29,3 kDa, Km de 1,58 mg/mL e Vmáx de 1553,1 ? mol/min/mg, enquanto que a da FSM apresentou massa molar de 30,1 kDa, km de 1,46 mg/mL e Vmáx de 2433,3 ? mol/min/mg. Íons como Fe+3, Ca+2, e K+ praticamente não afetaram a atividade da enzima... / Thermostable pectinases present important characteristics under the view of their industrial application, as their high stability to pH and temperature. Besides, the type of fermentative process used can affect the ir production and physical-chemical properties. The polygalacturonase (PG) production by the thermophilic fungus Thermoascus aurantiacus was carried out by submerged fermentation (SMF) and solid state fermentation (SSF) using substrates containing commercial pectin or agro- industrial residues as carbon sources. The crude PG from SSF presented optimum activity at 65ºC and pH 5.0, with stability at pH 4.0-5.0 and 7.5-8.5 and maintained 85% of its original activity at 60º C for 1 hour. In SMF the best cultivation medium was the liquid waste from juice extraction, with initial pH of 5.5, after 5 days of cultivation at 45ºC. The crude enzyme showed an optimum activity at 60ºC and pH 5.0, higher stability in acid ic pH (3.0 to 4.5) and was less thermostable when compared to that obtained in SSF, wich maintained only 13% of its original activity at 60ºC, for 1 hour. Purification of enzymes was carried out using filtration and ion-exchange chromatographies. The purified PG, from SMF, showed optimum pH and temperature of 5.5 and 60-65ºC, stability at pH 5.0-5.5 and preserved, after 1 hour incubation, 100% of its original activity at 50ºC. Similar results were obtained to PG from SSF. The PG obtained by SSF presented molar mass of 29.3 kDa, Km of 1.58 mg/ml and Vmáx of 1553.1 ? mol/min/mg, while that the enzyme from SMF presented molar mass of 30.1 kDa, km of 1.46 mg/ml and Vmáx of 2433.3 ? mol/min/mg. Ions such as Fe3+, Ca2+ and K+ practically did not affect the enzyme activity, while Mg2+, Mn2+ and Zn2+ decreased 7%, 75% and 50%... (Complete abstract, click electronic address below)

Orientador: Luciana Francisco Fleuri / Resumo: O descarte de resíduos agroindustriais pode causar poluição e desperdício se feito de maneira incorreta. Uma solução viável econômica e ecologicamente é usá-los como meio de cultura para crescimento fúngico por fermentação em estado sólido (FES), visando à obtenção de enzimas de interesse. Nesse contexto, grãos de destilaria secos com solúveis (DDGS) são ótima opção para a produção de lipases devido à grande geração mundial e a sua composição. Lipases são enzimas versáteis que podem expressar atividade hidrolítica e de síntese. O uso de resíduos como substrato acarreta uma produção enzimática barata, contornando o problema de acesso a essas enzimas, que são comercializadas a altos preços por poucas empresas. Assim sendo, este trabalho objetivou cultivar fungos por FES em DDGS de sorgo e milho, visando à produção de lipases e à sua caracterização quanto à especificidade, regiosseletividade e massa molecular. Objetivou também aplicar essas enzimas em reações de hidrólise (almejando a biorremediação), esterificação e alcoólise (almejando a produção de biodiesel), assim como testar os produtos destas reações quanto às capacidades antioxidante, antimicrobiana e de influenciar a viabilidade celular, correlacionando-as com estrutura química. As fermentações fúngicas produziram lipases 1,3-específicas com afinidade predominante por ácidos graxos de cadeia longa (até 246,5 U/g) e com o extrato bruto contendo proteínas de massas moleculares entre 14,12 e 37,15 kDa. As lipases foram cap... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:26:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-04-29. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:46:04Z : No. of bitstreams: 1 000844122.pdf: 1848375 bytes, checksum: dfdd1d32b60ea22af99791baf3fbf8f6 (MD5) / A produção de café gera grande quantidade de resíduos, sendo os principais a casca produzida no tratamento da cereja de café pela via seca, a polpa gerada no processamento pela via úmida e a borra oriunda do processo de obtenção do café solúvel. Na atualidade, esses resíduos têm pouca utilização e são retornados ao solo ou queimados. Assim, este estudo tem como objetivo a adequação dos resíduos de café como substratos para processos fermentativos, assim como a avaliação da influência da fermentação fúngica em estado sólido na obtenção de compostos fenólicos a partir desses resíduos. Obtiveram-se diferentes resíduos da indústria de café, cascas das variedades Arábica e Robusta, provenientes do processamento seco, polpa e pergaminho do café Robusta, gerados no processamento úmido, e borra e torta de café, resíduos do processo de produção de café solúvel. Avaliou-se o conteúdo de proteínas, lipídeos e açúcares redutores nesses resíduos, demonstrando que a presença dessas macromoléculas os faz substratos apropriados para processos fermentativos. Foi avaliado o teor de compostos fenólicos totais, assim como a influência de diferentes solventes no processo de extração, estabelecendo-se que o solvente mais adequado foi a acetona. No processo fermentativo, foi utilizado inicialmente o fungo Penicillium purpurogenum e a casca da variedade Robusta como substrato. Neste processo, foi avaliada a presença de soro de queijo como meio de umidificação e foi determinado o teor de compostos fenólicos durante 14 dias. Observou-se aumento no teor de compostos fenólicos, atingindo a maior concentração entre o terceiro e quinto dia. A concentração inicial da suspensão de fungo no processo fermentativo, após cinco dias, teve influência no teor de compostos fenólicos, confirmando-se que, quando se utiliza uma concentração de esporos com um valor de 106, houve maio... / Coffee production generates a large amount of residues. The principal ones are husk which is produced during the dry processing of coffee cherries, pulp, generated during the wet processing and spend coffee, originated during the process of soluble coffee preparation. Currently, these residues have little use and are returned to the soil or burned. This study aims to improve the knowledge of coffee residues as substrates for fermentation processes and evaluates the influence of fungal solid state fermentation to obtain phenolic compounds from these residues. Different residues were obtained in the coffee industry such as husk of Arabica and Robusta varieties, which are derived from the dry processing, pulp and parchment from Robusta coffee, generated in the wet processing, as well as spend coffee and coffee tart, residues of soluble coffee process. The content of proteins, lipids and reducing sugars in these residues were tested. The tests demonstrated that the presence of these macromolecules makes them suitable substrates for fermentation processes. The content of phenolic compounds and the influence of different solvents in its extraction process were tested and the result showed that the most suitable solvent was acetone. In the fermentation process, the fungus Penicillium purpurogenum and the Robusta husk working as a substrate were initially used. In this process the presence of whey to humidify the substrate was evaluated, and the content of phenolic compounds was determined during 14 days. There was an increase in the content of phenolic compounds reaching the highest concentration between the third and fifth day. After five days of fermentation, the initial concentration of the fungus suspension influenced the content of phenolic compounds. It was confirmed because when an inoculum of 106 spores/g dry substrate was used, it generated a higher concentration of phenolic compounds. Using these...

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:26:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-05-07. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:45:55Z : No. of bitstreams: 1 000846173_20160507.pdf: 175843 bytes, checksum: cc1b5a4632f6867bdd6b16501c5e684d (MD5) Bitstreams deleted on 2016-05-09T17:15:59Z: 000846173_20160507.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-05-09T17:16:41Z : No. of bitstreams: 1 000846173.pdf: 2029632 bytes, checksum: e355dd2ad8b2cd1af7fdc1e7c65acf03 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Celulases são essenciais para a hidrólise de materiais lignocelulósicos visando à produção de etanol de segunda geração. A fermentação em estado sólido é um processo que proporciona altas concentrações de enzimas que podem ser aplicadas nessa hidrólise. O objetivo do presente trabalho foi produzir enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas empregando os fungos Trichoderma reesei e Myceliophthora thermophila por fermentação em estado sólido em biorreator de leito empacotado e aplicar essas enzimas, combinadas ou não, na sacarificação de bagaço de cana-deaçúcar. Foram empregados bagaço in natura, bagaço pré-tratado com ozônio e irradiação de ultrassom em meio alcalino e bagaço com pré-tratamento hidrotérmico. A produção de enzimas foi avaliada pelas atividades CMCase, atividade sobre papel de filtro (FPU), xilanase e β-glicosidase. Para os experimentos de sacarificação com extratos dos fungos não combinados, foi adotado um planejamento de superfície de resposta central composto com 5 repetições do ponto central, tendo como fatores o volume de extrato enzimático e o tempo de hidrólise. Os resultados com os dois extratos indicaram como ótimos um volume de 7,0 mL e 6 horas de hidrólise para os bagaços in natura, pré-tratado com ozônio e irradiação de ultrassom em meio alcalino e com pré-tratamento hidrotérmico, exceto o extrato de M. thermophila que resultou em 5,0 mL e 6,8 horas para o bagaço hidrotérmico. Os melhores resultados de conversão em glicose com os dois extratos foram obtidos com o bagaço prétratado com ozônio e irradiação de ultrassom em meio alcalino, tendo sido de 34,0 % para M. thermophila e de 21,2 % para T. reesei. A partir destes resultados, foi elaborado um planejamento fatorial completo para os experimentos de hidrólises empregando coquetéis enzimáticos. Os fatores empregados foram composição (1:1; 1:3; 3:1) e temperatura... / Cellulases are essential for the hydrolysis of lignocellulosic materials aiming to the production of second generation ethanol. The solid-state fermentation is a process that allows obtaining high concentrations of enzymes which can be applied in this hydrolysis. The purpose of the current work was producing cellulolytic and hemicellulolytic enzymes by employing the fungi Trichoderma reesei and Myceliophthora thermophila by solid-state fermentation in packed-bed bioreactor and apply these enzymes, combined or not, in the saccharification of sugarcane bagasses. Bagasse in natura, bagasse pretreated with ozone and ultrasound irradiation in alkaline medium and bagasse with hydrothermal pretreatment have been employed. The enzymes production was evaluated by CMCase, filter paper activitie (FPU), xylanase and β-glucosidase activities. For the saccharification experiments with extracts from both fungi no-combined, it has been adopted a central-composed response surface design with 5 replications of the central point, having as factors the volume of enzyme extract and the duration of hydrolysis. The results with both extracts indicated as optimal a volume of 7,0 mL and 6 hours of hydrolysis for the bagasses in natura, pretreated with ozone and ultrasound irradiation in alkaline medium and with hydrothermal pretreatment, except the extract of M. themophila that resulted in 5,0 mL and 6,8 hours for the hydrothermal bagasse. The best results of conversion in glucoses with both extracts were obtained with the bagasse pretreated with ozone and ultrasound irradiation in alkaline medium, which have been 34,0 % for M. themophila and 21,2 % for T. reesei. From these results, it has been elaborated a full factorial design for the hydrolysis experiments employing enzymatic cocktails. The factors used were composition (1:1; 1:3; 3:1) and temperature (45, 55, 65 ºC and alternated). The best result was obtained by... / FAPESP: 2013/1756-1

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-03-28Bitstream added on 2014-12-02T11:21:32Z : No. of bitstreams: 1 000798813_20170328.pdf: 183983 bytes, checksum: 31e80ddc1ce692b27aa1cb63d70c98a3 (MD5) Bitstreams deleted on 2017-03-31T12:19:25Z: 000798813_20170328.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2017-03-31T12:20:22Z : No. of bitstreams: 1 000798813.pdf: 1751879 bytes, checksum: c0448c39d6dc4525011447cf922975d9 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Os biossurfactantes são produzidos por micro-organismos e são compostos com baixa toxicidade e alta biodegradabilidade com capacidade de reduzir as tensões superficial e interfacial. Devido à vantagem de serem mais biodegradáveis quando comparados com os surfactantes de origem química, eles são mais apropriados para serem empregados em diversas aplicações. Esse trabalho teve como objetivo avaliar a produção de biossurfactante por Bacillus subtillis e Bacillus amyloliquefaciens através de substratos distintos em fermentação em estado sólido e utilizar o biossurfactante produzido no tratamento biológico de efluentes industriais que contenham óleos e gorduras. Foram realizadas as fermentações com Bacillus subtillis e Bacillus amyloliquefaciens utilizando os substratos sólidos: farelo de trigo, crueira e bagaço de cana. As fermentações ocorreram em sacos de polietileno com 10 gramas de substrato sólido, acrescidos de solução tampão fosfato, manipueira e água destilada (como solução umedecedora na concentração para se obter 40, 60 e 80% de umidade) e 1 mL de glicerol ou óleo de fritura (como solução indutora) ou água destilada e foram incubados a 37°C por 48, 72 e 96 horas. Foram efetuadas análises de tensão superficial, índice de emulsificação, atividade emulsificante e produção bruta do biossurfactante (peso). Os resultados encontrados indicam que o micro-organismo Bacillus amyloliquefaciens produz biossurfactante e é capaz de reduzir a tensão superficial com valores próximos e até melhores do que o microorganismo Bacillus subtilis. Com relação a sua utilização em sistemas de tratamento de águas residuárias, não foram verificados resultados satisfatórios, porém não devem ser descartados estudos posteriores para melhores adequações das metodologias empregadas / Biosurfactants are produced from microorganisms and are compounds with low toxicity and high biodegradability with ability to reduce surface and interfacial tensions. Due to the advantage of being more biodegradable compared to the chemical origin ones, they are more suitable to be used in different applications. This study aimed to evaluate the biosurfactant production by Bacillus subtilis and Bacillus amyloliquefaciens through distinct substrates in solid state fermentation and use the biosurfactant produced in the biological treatment of industrial wastewater containing oil and grease. Fermentations were performed by Bacillus subtilis and Bacillus amyloliquefaciens using wheat bran, crueira and sugar cane bagasse as solid substrates. Fermentations took place in plastic bags with 10 grams of solid substrate plus phosphate buffer, manipueira and distilled water (as humidifier solution in order to obtain 40, 60 and 80% humidity) and 1 mL of glycerol or an oil frying (as inductor solution) or distilled water and incubated at 37°C for 48, 72 and 96 hours. Analysis of surface tension, emulsification index, emulsifying activity and crude biosurfactant production (weight) were performed. The results indicate that the microorganism Bacillus amyloliquefaciens produces biosurfactant and is capable of reducing the surface tension to near and even better values than the microorganism Bacillus subtilis. With respect to their use in wastewater treatment systems, no satisfactory results were observed, but no further studies should be discarded for better adaptations to the employed methodologies / FAPESP: 11/18426-9

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-20Bitstream added on 2014-12-02T11:21:31Z : No. of bitstreams: 1 000800000.pdf: 6035342 bytes, checksum: 612afe2f0a40938caa19a5fdabf9b793 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O objetivo geral deste trabalho foi desenvolver um biorreator de tambor rotativo para produzir enzimas celulolíticas por fermentação em estado sólido, utilizando o fungo termofílico Myceliophthora thermophila I1D3b e empregando bagaço de canade- açúcar e farelo de trigo como substratos. O desenvolvimento do projeto foi realizado em cinco etapas. A primeira consistiu em visualizar a movimentação e mistura, radial e axial, de fibras de bagaço de cana-de-açúcar misturadas com farelo de trigo, na proporção de 70 e 30% (peso), respectivamente, com a finalidade de avaliar as melhores condições de mistura fornecidas pelos componentes internos do reator. Esta avaliação foi realizada em dois equipamentos: um tambor rotativo de parede móvel de acrílico, de 30cm de diâmetro e 60cm de comprimento, com defletores longitudinais retos e um tambor de aço com agitação interna através de pás e dimensões similares ao anterior. No primeiro equipamento havia a possibilidade de trabalhar-se com ou sem um tubo interno simulador de aeração no biorreator. As variáveis adotadas nos ensaios foram frequência de rotação do tambor e grau de enchimento, e a resposta foi o número de rotações necessárias à homogeneidade radial e à dispersão axial. Os resultados mostraram que a mistura radial das partículas de bagaço de cana e farelo de trigo depende diretamente da quantidade de material carregado dentro do tambor e é independente da frequência de rotação. A análise da movimentação de partículas mostrou que, independentemente da velocidade de rotação, os experimentos realizados em presença do tubo simulador de aeração evidenciaram pontos de baixa movimentação em torno do tubo imerso. O regime de movimentação das partículas detectado não se encontra dentro dos regimes estabelecidos na literatura. A dispersão axial no tambor com agitação interna através de pás foi maior do que a do tambor rotativo com defletores, ... / The main target of this thesis was to develop a rotating drum bioreactor to produce cellulolitic enzymes by solid-state fermentation, with the thermophilic fungus Myceliophtora thermophila I-1D3b cultivated in sugar cane bagasse and wheat bran. The project was developed in five steps. The first step consisted in the movement visualization of the mixture bagasse-bran, weight proportion 7:3, respectively, to assess the best operational conditions to the particle movement in face of the internal elements of the drum. This evaluation was performed in two equipments: a rotating-wall drum made of Plexiglas, 30cm diameter and 60cm length, with straight baffles, and a stainless-steel drum with internal agitation promoted by paddles, with similar dimensions to the previously described drum. In the former equipment an inner tube, immersed into the bed of particles, could be used, in order to simulate the insertion of air in the real bioreactor to be used in the fermentation process. In these experiments, the controlled variables were the rotation frequency and the filling degree, and the response variable was the number of rotations required to obtain radial and axial homogeneity of the particle concentrations. The results showed that the radial mixture was directly related the load of particles in the drum, and no dependence was observed on the rotation frequency. A quicker homogeneity was obtained using the paddle drum, although some agglomeration of the material was observed in the frontal region. The experiments carried out using the inner tube showed quite low particle velocities around the tube. The particle flow regime was distinct of any other reported in literature. The axial dispersion in the paddle drum was higher, although some concentration heterogeneity was observed, while for the wall-rotating drum the concentration was evenly uniform. The second step was to assess the water retention capacity by the particles, targeting homogeneous ... / El objetivo general de este trabajo fue desarrollar un biorreactor de tambor rotativo para producir enzimas celulolíticas por fermentación en estado sólido, utilizando el hongo Myceliophthora thermophila I1D3b y empleando bagazo de caña y salvado de trigo como sustratos. El proyecto fue realizado en cinco grandes etapas. La primera consistió en visualizar el movimiento y mezcla, radial y axial, de fibras de bagazo de caña mezcladas con salvado de trigo en una proporción de 70 a 30%, respectivamente, con la finalidad de evaluar las mejores condiciones de mezclado ofrecidas por los componentes internos del reactor. Esta evaluación fue realizada en dos equipos: un tambor rotativo de pared móvil construido en acrílico con deflectores longitudinales rectos y un tambor de acero inoxidable con agitación interna a través de palas. El primer equipo tenía la posibilidad de trabajar con o sin tubo interno, el cual estaba inmerso en las partículas y su función era simular la inserción de aire en el biorreactor empleado en el proceso fermentativo. Las variables adoptadas en estos ensayos fueron frecuencia de rotación y carga de material dentro del tambor, la variable respuesta fue el número de rotaciones necesarias para obtener homogeneidad radial y axial. Los resultados mostraron que la mezcla radial depende directamente de la cantidad de material cargado en el tambor y es independiente de la frecuencia de rotación del mismo. En el tambor con agitación interna fue alcanzada la homogeneidad de forma más rápida, sin embargo, fue observada aglomeración de material en la parte frontal del equipo. El análisis del movimiento de partículas mostró que, independiente de la velocidad de rotación del tambor, los experimentos realizados en presencia del tubo interno simulador de aeración evidenciaron puntos de movimientos lentos en esta zona. En este trabajo, el régimen de movimiento detectado no se encuentra dentro de los regímenes ...

Orientador: Vanildo Luiz Del Bianchi / Coorientador: Angeles Manresa Presas / Banca: Jonas Contiero / Banca: Iracema de Oliveira Moraes / Banca: Crispin Humberto Garcia-Cruz / Banca: Roberto da Silva / Resumo: Os biossurfactantes são produzidos por micro-organismos e são compostos com baixa toxicidade e alta biodegradabilidade com capacidade de reduzir as tensões superficial e interfacial. Devido à vantagem de serem mais biodegradáveis quando comparados com os surfactantes de origem química, eles são mais apropriados para serem empregados em diversas aplicações. Esse trabalho teve como objetivo avaliar a produção de biossurfactante por Bacillus subtillis e Bacillus amyloliquefaciens através de substratos distintos em fermentação em estado sólido e utilizar o biossurfactante produzido no tratamento biológico de efluentes industriais que contenham óleos e gorduras. Foram realizadas as fermentações com Bacillus subtillis e Bacillus amyloliquefaciens utilizando os substratos sólidos: farelo de trigo, crueira e bagaço de cana. As fermentações ocorreram em sacos de polietileno com 10 gramas de substrato sólido, acrescidos de solução tampão fosfato, manipueira e água destilada (como solução umedecedora na concentração para se obter 40, 60 e 80% de umidade) e 1 mL de glicerol ou óleo de fritura (como solução indutora) ou água destilada e foram incubados a 37°C por 48, 72 e 96 horas. Foram efetuadas análises de tensão superficial, índice de emulsificação, atividade emulsificante e produção bruta do biossurfactante (peso). Os resultados encontrados indicam que o micro-organismo Bacillus amyloliquefaciens produz biossurfactante e é capaz de reduzir a tensão superficial com valores próximos e até melhores do que o microorganismo Bacillus subtilis. Com relação a sua utilização em sistemas de tratamento de águas residuárias, não foram verificados resultados satisfatórios, porém não devem ser descartados estudos posteriores para melhores adequações das metodologias empregadas / Abstract: Biosurfactants are produced from microorganisms and are compounds with low toxicity and high biodegradability with ability to reduce surface and interfacial tensions. Due to the advantage of being more biodegradable compared to the chemical origin ones, they are more suitable to be used in different applications. This study aimed to evaluate the biosurfactant production by Bacillus subtilis and Bacillus amyloliquefaciens through distinct substrates in solid state fermentation and use the biosurfactant produced in the biological treatment of industrial wastewater containing oil and grease. Fermentations were performed by Bacillus subtilis and Bacillus amyloliquefaciens using wheat bran, crueira and sugar cane bagasse as solid substrates. Fermentations took place in plastic bags with 10 grams of solid substrate plus phosphate buffer, manipueira and distilled water (as humidifier solution in order to obtain 40, 60 and 80% humidity) and 1 mL of glycerol or an oil frying (as inductor solution) or distilled water and incubated at 37°C for 48, 72 and 96 hours. Analysis of surface tension, emulsification index, emulsifying activity and crude biosurfactant production (weight) were performed. The results indicate that the microorganism Bacillus amyloliquefaciens produces biosurfactant and is capable of reducing the surface tension to near and even better values than the microorganism Bacillus subtilis. With respect to their use in wastewater treatment systems, no satisfactory results were observed, but no further studies should be discarded for better adaptations to the employed methodologies / Doutor

Orientador: João Cláudio Thoméo / Banca: José Teixeira Freire / Banca: Marcos Antônio de Souza Barrozo / Banca: Beatriz Vahan Kilikian / Banca: Roberto da Silva / Resumo: O objetivo geral deste trabalho foi desenvolver um biorreator de tambor rotativo para produzir enzimas celulolíticas por fermentação em estado sólido, utilizando o fungo termofílico Myceliophthora thermophila I1D3b e empregando bagaço de canade- açúcar e farelo de trigo como substratos. O desenvolvimento do projeto foi realizado em cinco etapas. A primeira consistiu em visualizar a movimentação e mistura, radial e axial, de fibras de bagaço de cana-de-açúcar misturadas com farelo de trigo, na proporção de 70 e 30% (peso), respectivamente, com a finalidade de avaliar as melhores condições de mistura fornecidas pelos componentes internos do reator. Esta avaliação foi realizada em dois equipamentos: um tambor rotativo de parede móvel de acrílico, de 30cm de diâmetro e 60cm de comprimento, com defletores longitudinais retos e um tambor de aço com agitação interna através de pás e dimensões similares ao anterior. No primeiro equipamento havia a possibilidade de trabalhar-se com ou sem um tubo interno simulador de aeração no biorreator. As variáveis adotadas nos ensaios foram frequência de rotação do tambor e grau de enchimento, e a resposta foi o número de rotações necessárias à homogeneidade radial e à dispersão axial. Os resultados mostraram que a mistura radial das partículas de bagaço de cana e farelo de trigo depende diretamente da quantidade de material carregado dentro do tambor e é independente da frequência de rotação. A análise da movimentação de partículas mostrou que, independentemente da velocidade de rotação, os experimentos realizados em presença do tubo simulador de aeração evidenciaram pontos de baixa movimentação em torno do tubo imerso. O regime de movimentação das partículas detectado não se encontra dentro dos regimes estabelecidos na literatura. A dispersão axial no tambor com agitação interna através de pás foi maior do que a do tambor rotativo com defletores, ... / Abstract: The main target of this thesis was to develop a rotating drum bioreactor to produce cellulolitic enzymes by solid-state fermentation, with the thermophilic fungus Myceliophtora thermophila I-1D3b cultivated in sugar cane bagasse and wheat bran. The project was developed in five steps. The first step consisted in the movement visualization of the mixture bagasse-bran, weight proportion 7:3, respectively, to assess the best operational conditions to the particle movement in face of the internal elements of the drum. This evaluation was performed in two equipments: a rotating-wall drum made of Plexiglas, 30cm diameter and 60cm length, with straight baffles, and a stainless-steel drum with internal agitation promoted by paddles, with similar dimensions to the previously described drum. In the former equipment an inner tube, immersed into the bed of particles, could be used, in order to simulate the insertion of air in the real bioreactor to be used in the fermentation process. In these experiments, the controlled variables were the rotation frequency and the filling degree, and the response variable was the number of rotations required to obtain radial and axial homogeneity of the particle concentrations. The results showed that the radial mixture was directly related the load of particles in the drum, and no dependence was observed on the rotation frequency. A quicker homogeneity was obtained using the paddle drum, although some agglomeration of the material was observed in the frontal region. The experiments carried out using the inner tube showed quite low particle velocities around the tube. The particle flow regime was distinct of any other reported in literature. The axial dispersion in the paddle drum was higher, although some concentration heterogeneity was observed, while for the wall-rotating drum the concentration was evenly uniform. The second step was to assess the water retention capacity by the particles, targeting homogeneous ... / Resumen: El objetivo general de este trabajo fue desarrollar un biorreactor de tambor rotativo para producir enzimas celulolíticas por fermentación en estado sólido, utilizando el hongo Myceliophthora thermophila I1D3b y empleando bagazo de caña y salvado de trigo como sustratos. El proyecto fue realizado en cinco grandes etapas. La primera consistió en visualizar el movimiento y mezcla, radial y axial, de fibras de bagazo de caña mezcladas con salvado de trigo en una proporción de 70 a 30%, respectivamente, con la finalidad de evaluar las mejores condiciones de mezclado ofrecidas por los componentes internos del reactor. Esta evaluación fue realizada en dos equipos: un tambor rotativo de pared móvil construido en acrílico con deflectores longitudinales rectos y un tambor de acero inoxidable con agitación interna a través de palas. El primer equipo tenía la posibilidad de trabajar con o sin tubo interno, el cual estaba inmerso en las partículas y su función era simular la inserción de aire en el biorreactor empleado en el proceso fermentativo. Las variables adoptadas en estos ensayos fueron frecuencia de rotación y carga de material dentro del tambor, la variable respuesta fue el número de rotaciones necesarias para obtener homogeneidad radial y axial. Los resultados mostraron que la mezcla radial depende directamente de la cantidad de material cargado en el tambor y es independiente de la frecuencia de rotación del mismo. En el tambor con agitación interna fue alcanzada la homogeneidad de forma más rápida, sin embargo, fue observada aglomeración de material en la parte frontal del equipo. El análisis del movimiento de partículas mostró que, independiente de la velocidad de rotación del tambor, los experimentos realizados en presencia del tubo interno simulador de aeración evidenciaron puntos de movimientos lentos en esta zona. En este trabajo, el régimen de movimiento detectado no se encuentra dentro de los regímenes ... / Doutor

Orientador: Vanildo Luiz Del Bianchi / Banca: Samara Ernandes / Banca: Rodrigo de Oliveira Moraes / Banca: Elias de Souza Monteiro Filho / Banca: Crispin Humberto Garcia Cruz / Resumo: A produção de café gera grande quantidade de resíduos, sendo os principais a casca produzida no tratamento da cereja de café pela via seca, a polpa gerada no processamento pela via úmida e a borra oriunda do processo de obtenção do café solúvel. Na atualidade, esses resíduos têm pouca utilização e são retornados ao solo ou queimados. Assim, este estudo tem como objetivo a adequação dos resíduos de café como substratos para processos fermentativos, assim como a avaliação da influência da fermentação fúngica em estado sólido na obtenção de compostos fenólicos a partir desses resíduos. Obtiveram-se diferentes resíduos da indústria de café, cascas das variedades Arábica e Robusta, provenientes do processamento seco, polpa e pergaminho do café Robusta, gerados no processamento úmido, e borra e torta de café, resíduos do processo de produção de café solúvel. Avaliou-se o conteúdo de proteínas, lipídeos e açúcares redutores nesses resíduos, demonstrando que a presença dessas macromoléculas os faz substratos apropriados para processos fermentativos. Foi avaliado o teor de compostos fenólicos totais, assim como a influência de diferentes solventes no processo de extração, estabelecendo-se que o solvente mais adequado foi a acetona. No processo fermentativo, foi utilizado inicialmente o fungo Penicillium purpurogenum e a casca da variedade Robusta como substrato. Neste processo, foi avaliada a presença de soro de queijo como meio de umidificação e foi determinado o teor de compostos fenólicos durante 14 dias. Observou-se aumento no teor de compostos fenólicos, atingindo a maior concentração entre o terceiro e quinto dia. A concentração inicial da suspensão de fungo no processo fermentativo, após cinco dias, teve influência no teor de compostos fenólicos, confirmando-se que, quando se utiliza uma concentração de esporos com um valor de 106, houve maio... / Abstract: Coffee production generates a large amount of residues. The principal ones are husk which is produced during the dry processing of coffee cherries, pulp, generated during the wet processing and spend coffee, originated during the process of soluble coffee preparation. Currently, these residues have little use and are returned to the soil or burned. This study aims to improve the knowledge of coffee residues as substrates for fermentation processes and evaluates the influence of fungal solid state fermentation to obtain phenolic compounds from these residues. Different residues were obtained in the coffee industry such as husk of Arabica and Robusta varieties, which are derived from the dry processing, pulp and parchment from Robusta coffee, generated in the wet processing, as well as spend coffee and coffee tart, residues of soluble coffee process. The content of proteins, lipids and reducing sugars in these residues were tested. The tests demonstrated that the presence of these macromolecules makes them suitable substrates for fermentation processes. The content of phenolic compounds and the influence of different solvents in its extraction process were tested and the result showed that the most suitable solvent was acetone. In the fermentation process, the fungus Penicillium purpurogenum and the Robusta husk working as a substrate were initially used. In this process the presence of whey to humidify the substrate was evaluated, and the content of phenolic compounds was determined during 14 days. There was an increase in the content of phenolic compounds reaching the highest concentration between the third and fifth day. After five days of fermentation, the initial concentration of the fungus suspension influenced the content of phenolic compounds. It was confirmed because when an inoculum of 106 spores/g dry substrate was used, it generated a higher concentration of phenolic compounds. Using these... / Doutor