Made available in DSpace on 2017-07-21T18:53:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-08-29 / Glucoamylase is one of main enzymes responsible for the hydrolysis of starch to form the glucose syrup, raw material used by the food industry for the production of cool drinks, ice creams, sauces, breads and as carbon source in fermentations. The enzyme is normally produced by filamentous fungi. In the present work glucoamylase was produced by Aspergillus niger through solid-state fermentation, using the industrial waste of potato processing, during a period of 48 h at 32 ºC. The biochemical characterization of the rude enzymatic preparation showed as the optimum performance pH band near 5,0 and as the optimum temperature 60 ºC, with an average activity of 11,87 U/mL. After 26 hours of incubation of this preparation, the glucoamylase kept 58,75 % (9,70 U/mL) and 60,33 % (9,96 U/mL) of its activity at 35 and 60 ºC respectively; after 28 hours of incubation in pH 4,6, it kept 72,87 % (8,88 U/mL) of residual activity. The kinetic parameters for the hydrolysis of soluble starch were Km = 1,68 mg/mL and Vmáx = 41,15 U/mL. The enzyme was partially purified through i) precipitation with ammonium sulphate between 60-85 % of saturation ii) anion-exchange chromatography in Q-Sepharose and iii) gel filtration chromatography in Sephadex G-100, with a purification factor of 109,23 fold and a yield of 11,71 %. The eletrophoretic analyses demonstrated that the studied glucoamylase presents molar mass around 130,88 kDa. After submitted to the purification steps, the enzyme kept the same optimum conditions of pH and temperature of the raw preparation, with 152,85 U/mL of average activity. With regard to stability, after 4 hours of incubation in pH 5,0, the glucoamylase presented 83 % (124,99 U/mL) of residual enzymatic activity, whereas after 8 hours only 22,72 % (34,22 U/mL) remained. Concerning temperatures, greater stability was observed at 35 and 15 ºC, in which after 24 hours of incubation 87 % (131,14 U/mL) and 85 % (127,77 U/mL) of the catalytic capacity remained, respectively. The values of Km and Vmáx for the partially purified glucoamylase were 0,049 mg/mL and 163,93 U/mL. / A glucoamilase, enzima normalmente produzida por fungos filamentosos, é uma das principais responsáveis pela hidrólise do amido para a formação de xarope de glucose,matéria-prima utilizada pela indústria de alimentos na produção de refrigerantes, sorvetes, molhos, pães e como fonte de carbono em fermentações. No presente trabalho, a lucoamilase foi produzida por Aspergillus niger através de fermentação em estado sólido, utilizando como substrato resíduo de uma indústria de processamento de batata, por um período de 48 horas a 32 ºC. A caracterização bioquímica da preparação enzimática bruta mostrou como faixa de pH ótimo para atuação, valores próximos a 5,0 e temperatura ótima 60 ºC, com atividade média de 11,87 U/mL. Ensaios de estabilidade térmica indicaram que após 26 horas de incubação a glucoamilase manteve 58,75 % (9,70 U/mL) e 60,33 % (9,96 U/mL) de sua atividade a 35 ºC e 60 ºC respectivamente. Ensaios de pH mostraram como o de maior estabilidade 4,6, no qual após 28 horas obteve-se 72,87 % (8,88 U/mL) de atividade residual. Os parâmetros cinéticos para a hidrólise do amido solúvel foram Km = 1,68 mg/mL e Vmáx = 41,15 U/mL. A enzima foi parcialmente purificada através de i) precipitação com sulfato de amônio entre 60-85 % de saturação, ii) cromatografia de troca aniônica em Q-Sepharose e iii) cromatografia de filtração em gel em Sephadex G-100 com um fator de purificação de 109,23 vezes e rendimento de 11,71 %. As análises eletroforéticas estimaram a massa molecular da glucoamilase estudada em torno de 130,88 kDa. Após ser submetida às etapas de purificação, a enzima manteve as condições ótimas de pH entre 4,5 e 5,0 e de temperatura 60 ºC, com atividade média de 152,85 U/mL. Com relação à estabilidade, após 4 horas de incubação em pH 5,0, a glucoamilase apresentou 83 % (124,99 U/mL) de atividade enzimática residual e após 8 horas no mesmo pH apenas 22,72 % (34,22 U/mL). Foram testadas e encontradas como temperaturas de estabilidade 15 e 35 ºC, remanescendo após 24 horas de incubação 85 % (127,77 U/mL) e 87 % (131,14 U/mL) da capacidade catalítica, respectivamente. Os valores de Km e Vmáx para a glucoamilase parcialmente purificada foram 0,049 mg/mL e 163,93 U/mL.

Os processos de fermentação em estado sólido (FES) existem há muitos séculos nas civilizações orientais, onde têm sido amplamente utilizados na produção de gêneros alimentícios. No ocidente, a indústria tem trabalhado preferencialmente com os processos de Fermentação Submersa (FS) porque, devido ao meio ser aquoso, existem facilidades para se controlar esse tipo de processo. No entanto, novas demandas (tais como o tratamento de resíduos sólidos) não são inteiramente contempladas pela FS. Por outro lado, os processos de FES podem ser descritos como o crescimento de microorganismos em substratos sólidos na ausência de água livre, podendo suprir essas demandas. Entretanto, também devido a essa característica, a maior dificuldade encontrada é o controle das variáveis internas do biorreator (como, por exemplo, a remoção do calor produzido pela atividade biológica). As pesquisas nesse campo mostram que essa remoção é mais fácil através das trocas pelo ar, por causa das dificuldades de condução térmica em meio sólido. Portanto, torna-se necessário o desenvolvimento de sistemas de controle da aeração que permitam a avaliação dos processos em escala de bancada, diminuindo assim o número de incertezas na modelagem e simulação do processo. Com melhores modelos do processo em escala de bancada, torna-se mais fácil o controle da temperatura no leito de um biorreator de maior escala. Esse trabalho tem por objetivo aplicar uma técnica de controle robusto que seja capaz de garantir os índices de desempenho do sistema em toda a faixa operacional do fluxo e da temperatura ar do biorreator. A planta do sistema foi modelada em nove diferentes condições de temperatura e aeração através de modelos de primeira ordem sem atraso. Esses índices são: tempo de acomodação inferior a 12000 segundo e sobressinal inferior a 10%. O controlador utilizado foi do tipo Proporcional Integrativo (PI). Esse controlador foi sintonizado utilizando a metodologia LMI (do inglês Linear Matrix Inequalities) ou Desigualdades Matriciais Lineares, através das restrições elaboradas no algoritmo iterativo V-K. Os resultados da implementação mostram que as restrições utilizadas no algoritmo são capazes de sintonizar o controlador, mesmo não se conhecendo todas as dinâmicas do sistema de aeração. / The solid-state fermentation (SSF) processes have existed for centuries in Eastern civilizations and have been widely used in the production of foodstuffs. In Western, the industry has worked preferably with the submerged fermentation (SF) processes, because it occurs in aqueous medium and it facilitates the bioreactor control. However, new demands, such as solid waste management, are not fully covered by FS. On the other hand, the processes of FES can be described as the growth of microorganisms on solid substrates in the absence of free water, which can meet this demand. But because of this characteristic, the greater difficulty is the bioreactors internal variables control and the major one the removal of the heat produced by biological activity. Researches in this field show that removal is easier through air exchange, because of the difficulties of thermal conduction in a solid medium. Therefore, it becomes necessary to develop an aeration control system that allows processes evaluation in bench scale, thereby reducing the number of uncertainties in modeling and simulation process. Thus, facilitating the temperature control of a larger-scale bioreactors bed. The aim of this work is to apply a robust control technique that guarantees the systems performance indexes throughout the air flow and temperature operational range. The plant was modeled on a first-order system without delay, at nine different conditions of temperature and aeration. These indixes are: settling time less than 12000 seconds and overshoot less than 10%. The controller used was a Proportional Integrative (PI) type. This controller was tuned using the LMI methodology (Linear Matrix Inequalities) through the V-K iterative algorithm restrictions. The implementation results show that the restrictions used in the algorithm are able to tune the controller, even not knowing all the dynamics of the aeration system.

A ciclodextrina glicosiltransferase [E.C. 2.4.1.19; CGTase] é uma enzima industrialmente importante, usada para produzir ciclodextrinas. Neste trabalho foi utilizado o planejamento experimental e a metodologia de superfície de resposta a fim de identificar as melhores condições para a produção de CGTase pela bactéria alcalófila Bacillus circulans. As melhores condições de temperatura e pH, para a produção de CGTase foram, respectivamente, 36 ºC e 9,7. Em seguida, utilizando estes parâmetros otimizados, a produção de CGTase foi avaliada em cultivos submersos, batelada e batelada alimentada, e em cultivo semi-sólido (CSS), usando um resíduo fibroso de soja (SIFR) como substrato. Nos cultivos em batelada, a atividade máxima de CGTase obtida foi de 1155 U.mL-1, em aerobiose. A produção de CGTase foi bastante influenciada pelo fluxo de ar e pela agitação, sendo que uma alta produtividade enzimática (155 U.(mLh)-1) foi obtida em condições de aeração moderada (400 rpm para a velocidade de agitação e 1,7 vvm para o fluxo de ar). Com estes parâmetros otimizados, a produtividade de CGTase obtida em cultivo em batelada alimentada foi de 137 U.(mLh)-1, com uma taxa de alimentação de 0,17 g.(Lh)-1. O crescimento celular e a síntese de CGTase, usando o resíduo fibroso de soja como substrato apresentou um rendimento de 32.776 U.g(SIFR) -1. As diferentes abordagens utilizadas neste trabalho poderão ser aplicadas para a produção de outras enzimas amilolíticas e também para a produção de CGTase com outros substratos. / Cyclodextrin glycosyltransferase [E.C. 2.4.1.19; CGTase] is an industrially important enzyme, which is used to produce cyclodextrins. In this study we report the use of experimental factorial design and response surface methodology to find the best conditions for CGTase production by alkaliphilic Bacillus circulans. The optimized calculated values for the tested variables were pH 9.7 and temperature 36oC. The CGTase production was further studied with the optimized process parameters on submerged cultivations (SC), batch or fedbatch, and solid-state cultivations (SSC) using soybean industrial fibrous residue (SIFR). The maximum CGTase activity obtained on batch cultivation was 1,155 U.mL-1 under aerobic conditions. The CGTase production was strongly affected by air flow rate and agitation speed, showing high enzyme productivity (155 U.mL-1h-1) under moderate conditions of aeration (400 rpm for speed agitation and 1.7 vvm for air flow rate). With these optimized process parameters, CGTase productivity obtained on fed-batch cultivations was 137 U.mL-1h-1, with feeding rate at 0.17 g.L-1h-1. Cell growth and CGTase synthesis in SSC using soybean industrial fibrous residue as substrate was excellent, with CGTase yield of 32,776 U.g(SIFR) -1. The different approaches used in this study may also find applications for the production of other starch-converting enzymes and also for other CGTase-producing substrates.

Os processos de fermentação em estado sólido (FES) existem há muitos séculos nas civilizações orientais, onde têm sido amplamente utilizados na produção de gêneros alimentícios. No ocidente, a indústria tem trabalhado preferencialmente com os processos de Fermentação Submersa (FS) porque, devido ao meio ser aquoso, existem facilidades para se controlar esse tipo de processo. No entanto, novas demandas (tais como o tratamento de resíduos sólidos) não são inteiramente contempladas pela FS. Por outro lado, os processos de FES podem ser descritos como o crescimento de microorganismos em substratos sólidos na ausência de água livre, podendo suprir essas demandas. Entretanto, também devido a essa característica, a maior dificuldade encontrada é o controle das variáveis internas do biorreator (como, por exemplo, a remoção do calor produzido pela atividade biológica). As pesquisas nesse campo mostram que essa remoção é mais fácil através das trocas pelo ar, por causa das dificuldades de condução térmica em meio sólido. Portanto, torna-se necessário o desenvolvimento de sistemas de controle da aeração que permitam a avaliação dos processos em escala de bancada, diminuindo assim o número de incertezas na modelagem e simulação do processo. Com melhores modelos do processo em escala de bancada, torna-se mais fácil o controle da temperatura no leito de um biorreator de maior escala. Esse trabalho tem por objetivo aplicar uma técnica de controle robusto que seja capaz de garantir os índices de desempenho do sistema em toda a faixa operacional do fluxo e da temperatura ar do biorreator. A planta do sistema foi modelada em nove diferentes condições de temperatura e aeração através de modelos de primeira ordem sem atraso. Esses índices são: tempo de acomodação inferior a 12000 segundo e sobressinal inferior a 10%. O controlador utilizado foi do tipo Proporcional Integrativo (PI). Esse controlador foi sintonizado utilizando a metodologia LMI (do inglês Linear Matrix Inequalities) ou Desigualdades Matriciais Lineares, através das restrições elaboradas no algoritmo iterativo V-K. Os resultados da implementação mostram que as restrições utilizadas no algoritmo são capazes de sintonizar o controlador, mesmo não se conhecendo todas as dinâmicas do sistema de aeração. / The solid-state fermentation (SSF) processes have existed for centuries in Eastern civilizations and have been widely used in the production of foodstuffs. In Western, the industry has worked preferably with the submerged fermentation (SF) processes, because it occurs in aqueous medium and it facilitates the bioreactor control. However, new demands, such as solid waste management, are not fully covered by FS. On the other hand, the processes of FES can be described as the growth of microorganisms on solid substrates in the absence of free water, which can meet this demand. But because of this characteristic, the greater difficulty is the bioreactors internal variables control and the major one the removal of the heat produced by biological activity. Researches in this field show that removal is easier through air exchange, because of the difficulties of thermal conduction in a solid medium. Therefore, it becomes necessary to develop an aeration control system that allows processes evaluation in bench scale, thereby reducing the number of uncertainties in modeling and simulation process. Thus, facilitating the temperature control of a larger-scale bioreactors bed. The aim of this work is to apply a robust control technique that guarantees the systems performance indexes throughout the air flow and temperature operational range. The plant was modeled on a first-order system without delay, at nine different conditions of temperature and aeration. These indixes are: settling time less than 12000 seconds and overshoot less than 10%. The controller used was a Proportional Integrative (PI) type. This controller was tuned using the LMI methodology (Linear Matrix Inequalities) through the V-K iterative algorithm restrictions. The implementation results show that the restrictions used in the algorithm are able to tune the controller, even not knowing all the dynamics of the aeration system.

Ameaças na sustentabilidade do desenvolvimento mundial em consideração ao aquecimento global, a dependência energética e a demanda exponencial pela produção de alimentos têm levado ao crescente interesse por fontes alternativas renováveis de energia como a biomassa vegetal. Neste cenário, a viabilização do etanol sem competição por terra cultivável a partir do bagaço de cana-de-açúcar (BC) pela rota enzimática é peça chave para a produção integrada e sustentável dos biocombustíveis visando otimização de recursos, redução de resíduos e minimização de impactos ambientais negativos. Entretanto, a sua comercialização precisa ser ainda consolidada através da economicidade nos insumos de hidrólise (enzimas celulases) e de uma maior eficiência na etapa de pré-tratamento da lignocelulose. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo contribuir na redução dos custos de produção celulases utilizando um resíduo característico da indústria brasileira, o BC, para produção de celulases específicas através da tecnologia de fermentação em estado sólido com o microorganismo Aspergillus niger. A proposta desenvolvida consiste em bioprocesso com pré-tratamento hidrotérmico do BC condizente a seu uso como substrato fermentativo, complementação deste substrato com 35% de farelo de soja e meio de suplementação com acréscimo de protéicas, umidade de fermentação de 80% e uso de circulação forçada em bioreator de coluna instrumentado visando o balanço hídrico e térmico do processo. As celulases específicas assim produzidas exibiram atividades de FPase: 0,045; CMCase: 1,10; xilanase: 9,17 e \'beta\'-glicosidase:0,33 UI/mL, e sua ação sinérgica sobre o BC explodido resultou na conversão em açúcares redutores de 15% após 22 horas de hidrólise. A direta aplicabilidade e especificidade do coquetel enzimático produzido mostram a proposta do bioprocesso como uma tecnologia de elevado potencial de integração no modelo de produção de etanol celulósico, anexo a uma usina convencional. Esta alternativa de desenvolvimento a maior escala indica uma oportunidade nacional para o crescimento sustentável na produção de bioetanol e a expansão das vantagens associadas com o uso de biocombustíveis no âmbito mundial. / Threats to sustainability of world development in regards to global warming, energy dependence and the exponential demand for food production have led to growing interest in alternative renewable sources of energy such as biomass. In this context, the viability of ethanol from sugar cane bagasse cane (SCB) by enzymatic pathway, without competition for farmland, is the key for sustainable and integrated biofuels production aiming to optimize resources, waste reduction and negative environmental impacts minimization. However, its commercialization needs to be further consolidated through the economy of hydrolysis enzymes (cellulases) and efficiency improvements in lignocellulosic pre-treatment. Thus, this study aimed to contribute for the reduction of costs in cellulases production using a traditional brazilian industrial waste, the SCB, in order to obtain specific cellulases with the microorganism Aspergillus niger by solid state fermentation. The proposal of bioprocess developed consists of SCB hydrothermal pre-treatment towards to its use as fermentation substrate, complementation of this substrate with 35% of soybean bran and supplementation medium with protein sources addition, moisture fermentation of 80% and use of a column bioreactor instrumented with forced aeration aiming suitable control of water and thermal balance of the process. Thus, specific cellulases produced exhibited activities of FPase = 0.045; CMCase = 1.10; xylanase = 9.17 and -glucosidase = 0.33 IU/mL, and their synergy action over exploded SCB resulted in 15% of reducing sugar conversion after 22 hours of hydrolysis. The direct applicability and specificity of the enzymatic cocktail produced shows the proposed bioprocess as a high potential technology for integration into the production model of cellulosic ethanol, joint to a conventional power plant. This development alternative to larger scale indicates a national opportunity for sustainable growth in bioethanol production and associated benefits expansion with the worldwide use of biofuels.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-21T17:37:53Z No. of bitstreams: 1 CLOTILDES ALVINO LEITE - DISSERTAÇÃOPPGEQ 2015..pdf: 1530644 bytes, checksum: 4f0be9aad8cd441b5b8a8799de442296 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-21T17:37:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CLOTILDES ALVINO LEITE - DISSERTAÇÃOPPGEQ 2015..pdf: 1530644 bytes, checksum: 4f0be9aad8cd441b5b8a8799de442296 (MD5) Previous issue date: 2015-02-03 / Capes / Apesar da ampla utilização das celulases, o seu elevado custo tem tornado alguns processos onerosos. Estudos vêm sendo desenvolvidos com objetivo de produzir essa enzima através de um processo de fermentação em estado sólido a partir de resíduos agroindustriais lignocelulósicos, diminuindo assim os custos de produção da enzima, e agregando valor ao resíduo. O objetivo deste trabalho foi avaliar a produção enzimática de celulases pelo fungo filamentoso Trichoderma reesei LCB 48 por fermentação em estado sólido utilizando a fibra de sisal como substrato. Foi realizada a caracterização da fibra de sisal visando conhecer sua composição física, físico-química e química. A caracterização mostrou que este substrato tem potencial para ser utilizado na fermentação para produção de enzimas celulolíticas, principalmente por ter apresentado um percentual de alfacelulose satisfatório (58,40%), que é indutor dessas enzimas e pH ácido ideal para a produção de enzimas em fermentação em estado sólido com fungos (4,35). Foi realizada a fermentação utilizando o microrganismo Trichoderma reesei LCB 48 com uma concentração de 107 esporos/g, a uma temperatura de 28 ºC, em substrato com 70, 80 e 90% de umidade e suplementação com os meios básico indutores da atividade enzimática de Mandels e Weber. Amostras foram coletas ao longo do processo para análises de pH, umidade, açúcares redutores e atividade enzimática, expressa em carboximetilcelulase, até um tempo de 474 horas. A maior atividade enzimática obtida para a fibra de sisal foi de 1,21 U/g em 450 horas de fermentação, em substrato com 70% de teor de água, sendo um fator positivo devido a redução do uso de água no processo fermentativo. / Despite the wide use of cellulases, the high cost has made some expensive processes, studies have been developed in order to produce this enzyme through a process of solid state fermentation from lignocellulosic agroindustrial residues, thereby reducing the production costs of enzyme, and adding value to waste. The objective of this study was to evaluate the enzymatic production of cellulases by the filamentous fungus Trichoderma reesei LCB 48 by solid state fermentation using sisal fiber as substrate. The characterization of sisal fiber was performed to meet their physical composition, physico-chemical and chemical. The characterization demonstrated that this substrate has the potential to be used in the fermentation for production of cellulolytic enzymes, especially for introducing a satisfactory alfacelulose percentage (58.40%), which is inducer of these enzymes and acid pH optimum for the production of enzymes in solid state fermentation with fungi (4.35). Fermentation was performed using the microorganism Trichoderma reesei LCB 48 with a concentration of 107 spores/g, at a temperature of 28 °C, substrate at 70, 80 and 90% humidity and supplementation with the basic means of inducing enzyme activity of Mandels and Weber. Samples were collected during the process to pH, moisture, reducing sugars and enzymatic activity, expressed as carboxymethylcellulase, until a time of 474 hours. The higher enzyme activity obtained for sisal fiber was 1.21 U/g in 450 hours of fermentation, in a substrate with 70% water content, a positive factor due to reduction of water use in the fermentation process.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-30T15:58:21Z No. of bitstreams: 1 PATRÍCIA MARINHO SAMPAIO ABREU - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2014..pdf: 1386986 bytes, checksum: 53c5cb13c63d39fea994a27eb67bd701 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-30T15:58:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PATRÍCIA MARINHO SAMPAIO ABREU - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2014..pdf: 1386986 bytes, checksum: 53c5cb13c63d39fea994a27eb67bd701 (MD5) Previous issue date: 2014-08-08 / Capes / Este trabalho teve por objetivo produzir as enzimas lacase e endoglicanase (CMCase) por meio da fermentação em estado sólido (FES) utilizando resíduos agroindustriais sob ação do fungo Psilocybe castanella CCIBt 2781. O fungo foi previamente crescido em MEA 2% e inoculado em substratos a base de palha de milho verde suplementado com cana-de-açúcar e bagaço de coco verde suplementado com farinha de soja nas proporções adequadas para se obter C/N 90, mediadores óleo vegetal (1 mL), Tween 80 (0,1 mL), RBBR 2% (1 mL) e 70% de umidade a 28ºC, por 60 dias. A extração enzimática foi feita em tampão acetato de sódio, pH 4,8. A atividade de lacase foi determinada pela oxidação do ABTS, e a atividade de endoglicanase determinada por meio da dosagem dos açúcares redutores produzidos na degradação enzimática da carboximetilcelulose (CMC). Obteve-se a produção de lacase pelo fungo Psilocybe castanella CCIBt 2781 sob as diferentes condições de cultivo. Uma maior produtividade foi alcançada quando o meio foi suplementado com soja. O pico de atividade de lacase ocorreu em torno do 30º dia de fermentação (113,12 U/L), contendo coco como fonte de carbono, suplementado com soja como fonte de nitrogênio, sob ação de todos os mediadores. Para o substrato a base de milho e cana, os maiores valores de atividade, foi de 98,25 U/L em 60 dias, para o mesmo tratamento. A maximização da produção de endoglicanase (0,29 U/g) ocorreu apenas para o substrato a base de milho e cana, em 45 dias, sob a influência do corante têxtil RBBR. Esses resultados mostram que a bioconversão desses resíduos sob fermentação em estado sólido (FES) é uma forma viável de obtenção das enzimas lignocelulolíticas e possuem aplicabilidade na área biotecnológica. Os dados obtidos neste estudo permitiram também evidenciar a capacidade de P. castanella CCIBt 2781de degradar o corante Azul Brilhante Remazol R em meio de cultura utilizado, durante o intervalo de tempo de 45 dias, havendo total descoloração do corante após esse período. / This study aimed to produce the enzymes laccase and endoglucanase (CMCase) by solid state fermentation (SSF) using agro-industrial residues by the action of the fungus Psilocybe castanella CCIBt 2781. Fungus was previously grown on 2% MEA substrates and inoculated into the background of green maize straw supplemented with sugar cane bagasse and coconut supplemented with soybean meal in the proper proportions to obtain C/N 90, mediators vegetable oil (1 ml), Tween 80 (0,1 mL), RBBR 2% (1 mL) and 70% humidity at 28°C for 60 days. The enzyme extraction was performed in sodium acetate buffer, pH 4,8. The laccase activity was determined by oxidation of ABTS, and the activity of endoglucanase determined by dosage of the reducing sugars produced in the enzymatic degradation of carboxymethylcellulose (CMC). Obtained the production of laccase by the fungus Psilocybe castanella CCIBt 2781 under different culture conditions. A higher yield was achieved when the medium was supplemented with soy. The peak activity of laccase occurred around the 30th day of fermentation (113,12 U/L), containing coconut oil as carbon source, supplemented with soy as nitrogen source, under the action of all mediators. For the substrate from corn and sugarcane, the highest values of activity was 98,25 U/L in 60 days for the same treatment. Maximising production of endoglucanase (0,29 U/g) was observed only for the substrate from corn and sugar cane, in 45 days, under the influence of textile dye RBBR. These results show that the bioconversion of these wastes in solid state fermentation (SSF) is a feasible way of obtaining lignocellulolytic enzymes form and have applicability in biotechnology field. The results of this study also allowed to show the ability of P. castanella CCIBt 2781de degrade Remazol Brilliant Blue R dye in used culture medium during the time interval of 45 days, resulting in complete decolorization after this period.

A ciclodextrina glicosiltransferase [E.C. 2.4.1.19; CGTase] é uma enzima industrialmente importante, usada para produzir ciclodextrinas. Neste trabalho foi utilizado o planejamento experimental e a metodologia de superfície de resposta a fim de identificar as melhores condições para a produção de CGTase pela bactéria alcalófila Bacillus circulans. As melhores condições de temperatura e pH, para a produção de CGTase foram, respectivamente, 36 ºC e 9,7. Em seguida, utilizando estes parâmetros otimizados, a produção de CGTase foi avaliada em cultivos submersos, batelada e batelada alimentada, e em cultivo semi-sólido (CSS), usando um resíduo fibroso de soja (SIFR) como substrato. Nos cultivos em batelada, a atividade máxima de CGTase obtida foi de 1155 U.mL-1, em aerobiose. A produção de CGTase foi bastante influenciada pelo fluxo de ar e pela agitação, sendo que uma alta produtividade enzimática (155 U.(mLh)-1) foi obtida em condições de aeração moderada (400 rpm para a velocidade de agitação e 1,7 vvm para o fluxo de ar). Com estes parâmetros otimizados, a produtividade de CGTase obtida em cultivo em batelada alimentada foi de 137 U.(mLh)-1, com uma taxa de alimentação de 0,17 g.(Lh)-1. O crescimento celular e a síntese de CGTase, usando o resíduo fibroso de soja como substrato apresentou um rendimento de 32.776 U.g(SIFR) -1. As diferentes abordagens utilizadas neste trabalho poderão ser aplicadas para a produção de outras enzimas amilolíticas e também para a produção de CGTase com outros substratos. / Cyclodextrin glycosyltransferase [E.C. 2.4.1.19; CGTase] is an industrially important enzyme, which is used to produce cyclodextrins. In this study we report the use of experimental factorial design and response surface methodology to find the best conditions for CGTase production by alkaliphilic Bacillus circulans. The optimized calculated values for the tested variables were pH 9.7 and temperature 36oC. The CGTase production was further studied with the optimized process parameters on submerged cultivations (SC), batch or fedbatch, and solid-state cultivations (SSC) using soybean industrial fibrous residue (SIFR). The maximum CGTase activity obtained on batch cultivation was 1,155 U.mL-1 under aerobic conditions. The CGTase production was strongly affected by air flow rate and agitation speed, showing high enzyme productivity (155 U.mL-1h-1) under moderate conditions of aeration (400 rpm for speed agitation and 1.7 vvm for air flow rate). With these optimized process parameters, CGTase productivity obtained on fed-batch cultivations was 137 U.mL-1h-1, with feeding rate at 0.17 g.L-1h-1. Cell growth and CGTase synthesis in SSC using soybean industrial fibrous residue as substrate was excellent, with CGTase yield of 32,776 U.g(SIFR) -1. The different approaches used in this study may also find applications for the production of other starch-converting enzymes and also for other CGTase-producing substrates.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Weeds are one of the major problems in the agricultural products cultivation and the main strategy of control is the use of chemical herbicides. Although is efficient, the herbicides bring direct and indirect consequences that overcome its benefits and this opened the way for bioherbicides. A significant barrier in the bioherbicide production is the development of an economically viable fermentation process. This way the aim of this work was to assess the production of a bioherbicide from the Phoma sp. fungus by submerged fermentation and solid-state fermentation, optimizing the fermentation medium in both cases and evaluating the herbicidal activity from the fermentation extracts in the control of the target plants. The culture medium was optimized and the cell growing was monitoring as response in the submerged fermentation. The optimum composition for the synthetic medium was glucose and peptone at 20 gL-1, yeast extract 7.5 gL-1 and an initial pH of 6.0. For the industrial medium, the ideal composition was 20 gL-1 of sucrose, 8 % CSL and initial pH of 6.0. Under these conditions, the maximum biomass obtained was 22 and 33 gL-1, for the synthetic and industrial medium, respectively. Therefore it was possible to obtain a 50 % higher biomass production in the industrial medium, reducing the cost of this fermentation medium. In the solid fermentation the composition of the culture medium was evaluated for obtaining the maximum herbicide action on target plants (cucumber). Bioassays were realized and the plant height, fresh weight, dry weight and phytotocixity mainly were the responses evaluated. The results obtained in the bioassays demonstrate that the bioherbicide presented activity towards the target plant and the intensity of the effect was influenced by the formulation of the fermentation medium. The optimized condition for bioherbicide production was moisture at 70 %, soybean bran of 30 wt% and CSL of 20 wt%, being possible to obtain a moderate injury, usually with recovery. The bioherbicide produced showed a mode of action based on the inhibition of carotenoids biosynthesis. / As plantas daninhas são um dos principais problemas no cultivo de produtos agrícolas e o principal método de controle é o uso de herbicidas químicos. Embora eficiente, os herbicidas trazem consequências diretas e indiretas que superam os benefícios em muitos casos, abrindo assim caminho para o desenvolvimento de bioherbicidas. Uma barreira significativa na produção de muitos bioherbicidas é o desenvolvimento de um processo economicamente viável, logo, os objetivos deste trabalho foram produzir um bioherbicida a partir do fungo Phoma sp. por fermentação submersa e fermentação em estado sólido, otimizar o meio de fermentação em ambos processos e avaliar a atividade herbicida dos extratos das fermentações no controle de plantas-teste. Na fermentação submersa foi otimizado o meio de cultivo e monitorado o crescimento celular como variável resposta. A composição otimizada do meio sintético foi 20 gL-1 de glicose e peptona, 7,5 gL-1 de extrato de levedura e pH inicial de 6.0. Para o meio industrial, a composição otimizada foi 20 gL-1 de sacarose, 8 % de água de maceração de milho (AMM) e pH inicial de 6.0. Nessas condições a máxima biomassa obtida foi de 22 e 33 gL-1, para o meio sintético e industrial, respectivamente, com uma produção de biomassa 50 % maior para o meio industrial e ainda possibilitou a redução do custo deste meio de fermentação. Na fermentação sólida foi otimizada a composição do meio de cultivo para obter a máxima ação do bioherbicida em plantas de pepino. Bioensaios foram realizados e o teste de Tukey mostrou que a altura da planta, massa verde da parte aérea, massa seca da parte aérea e principalmente os sinais de fitotoxidade foram significativos, entretanto, o comprimento do sistema radicular, a massa verde do sistema radicular, massa seca do sistema radicular e número de flores não apresentam resultados significativos. Os resultados obtidos nos bioensaios demonstraram que o bioherbicida apresenta atividade em plantas de pepino e a intensidade do efeito foi influenciado pela formulação do meio de fermentação. A condição otimizada para produção do bioherbicida foi 70 % de umidade, 30 % (p/v) de farelo de soja e 20 % (p/v) de AMM, nessas condições o nível de injúria obtida foi moderada com recuperação. O bioherbicida produzido mostrou um possível modo de ação baseado na inibição de biossíntese de carotenóides.

Several microorganisms are able of producing enzymes responsible for the conversion of biomass to ethanol, such as cellulases. However, studies about diversity and biotechnological application of microorganisms from Pampa biome are still scarce. To try to reduce this knowledge lack, the Gelatoporia subvermispora fungus was isolated from the Pampa biome, resulting in the first occurrence of this specie in Latin America. Commercially, cellulases are produced by submerged fermentation. However, filamentous fungi that are considered good producers of cellulases show better results in solid-state fermentation, mainly by the similarity between the solid medium and the natural habitat of these microorganisms. In order to evaluate the biotechnological potential of the fungi G. subvermispora for cellulases production, rice straw, sewage sludge and sugar cane bagasse were used as substrate. The highest values for the total cellulolytic activity by the method of filter paper (FP) were obtained using sugarcane bagasse as substrate, reaching the value of 3.82 FPU.g-1. The sewage sludge was an excellent medium for the production of xylanase and exo-cellulases, reaching peak activity of 227.97 U.g-1 and 134.25 U.g-1, respectively. The endo-cellulase activity was similar in almost whole substrates tested, as showed in the runs 11 for rice straw (40.75 U.g-1) and 14 for sewage sludge (35.32 U.g-1). Subsequently, cellulolytic enzymes from fungal Gelatoporia subvermispora produced by solid-state fermentation using different substrates were applied to hydrolyze non-treated sugarcane bagasse using indirect sonication. The best results were obtained using sewage sludge as substrate for enzyme production. The mean yields obtained with enzymes produced using sewage sludge, sugarcane bagasse and rice straw as substrates were 72.8, 58.7 and 51.2 g.kg-1, respectively. Regarding the use of ultrasound to carry out enzymatic reactions, the oscillation amplitude presented a negative effect on yield, whereas pulse factor showed to be benefic for the reactions. / Diversos microrganismos são capazes de produzir enzimas responsáveis pela conversão da biomassa em etanol, tais como as celulases, porém, estudos sobre a diversidade e aplicação biotecnológica dos microrganismos do bioma Pampa ainda são escassos. Para tentar reduzir essa lacuna de conhecimento, o fungo Gelatoporia subvermispora foi isolado do bioma Pampa, resultando na primeira ocorrência dessa espécie para a América Latina. Comercialmente, as celulases são produzidas através de fermentação submersa. Entretanto, fungos filamentosos que são considerados bons produtores de celulases apresentam melhores resultados em fermentação em estado sólido. Para avaliar o potencial biotecnológico do fungo G. subvermispora de produzir celulases os resíduos palha de arroz, lodo de esgoto e bagaço de cana foram utilizados como substrato. Os maiores valores de atividade celulolítica total determinados pelo método de papel filtro (PF) foram obtidos utilizando bagaço de cana como substrato, apresentando 3.82 FPU.g-1. O lodo de esgoto foi um excelente meio para a produção de xilanases e exo-celulases, atingindo valores máximos de 227.97 U.g-1 e 134.25 U.g-1, respectivamente. A atividade da endo-celulase foi similar nos substratos testados, como verificado na condição 11 para a palha de arroz (40.75 U.g-1) e 14 para o lodo de esgoto (35.32 U.g-1). As enzimas celulolíticas produzidas pelo fungo Gelatoporia subvermispora foram aplicadas na hidrólise do bagaço de cana por meio de sonicação indireta. Os melhores resultados foram obtidos utilizando o lodo de esgoto como substrato para a produção das enzimas. Os rendimentos médios de hidrólise obtidos através da produção de enzimas utilizando lodo de esgoto, bagaço de cana e palha de arroz como substrato foram 72.8, 58.7 e 51.2 g.kg-1, respectivamente. Com relação à utilização do ultrassom para as reações enzimáticas, a amplitude apresentou um efeito negativo no rendimento, enquanto o fator pulso foi benéfico para as reações.