Made available in DSpace on 2014-11-10T11:09:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-08-23Bitstream added on 2014-11-10T11:58:01Z : No. of bitstreams: 1 000786749_20150920.pdf: 227688 bytes, checksum: c800c0192a1f81b1c24ac20d93cf4f4c (MD5) Bitstreams deleted on 2015-09-21T13:18:45Z: 000786749_20150920.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-21T13:19:48Z : No. of bitstreams: 1 000786749.pdf: 1032630 bytes, checksum: 9ff7c0ae2515a60572247ae468fd531f (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Peptidases são enzimas responsáveis por realizar a clivagem de ligações peptídicas de outras proteínas e peptídeos. Essas enzimas apresentam grande importância, pois são utilizadas em vários segmentos industriais, desde a indústria alimentícia até mesmo no processamento de couro e pele e formulações de medicamentos. Uma das principais aplicações das peptidases é nos laticínios, na produção de queijo, que inicialmente envolve a coagulação das caseínas do leite pela ação de enzimas proteolíticas coagulantes, sendo a renina a principal delas. Enzimas microbianas coagulantes de leite são peptidases aspárticas que catalisam a coagulação do leite, substituindo o coalho de vitelo. Em trabalhos anteriores foi isolado o fungo termofílico Thermomucor indicae-seudaticae N31 que produziu em fermentação em estado sólido (FES), uma peptidase com capacidade de hidrolisar a κ-caseína do leite e produzir coágulo de boa qualidade. Entretanto, sua caracterização funcional e especificidade de ação ainda não estão claras. Assim, neste estudo, deu-se continuidade à investigação de estrutura e ação desta enzima coagulante. Foi realizado o monitoramento da hidrólise enzimática da caseína por cromatografia líquida de alta eficiência, foi feita análise da especificidade primária da peptidase utilizando substrato de fluorescência da série Abz-LSFMAIQ-EDDnp e foi determinada a sequência primária da proteína por espectrometria de massas. O monitoramento da hidrólise enzimática da caseína por cromatografia líquida de alta eficiência mostrou que o perfil do extrato bruto de Thermomucor indicae-seudaticae N31 apresenta alta similaridade com as enzimas comerciais das marcas Bela-Vista e Chr-Hansen obtidas dos fungos Rhizomucor miehei e Aspergillus niger, respectivamente. A análise de especificidade primária da peptidase demonstrou alta especificidade e afinidade pelo substrato sintético. A determinação do ... / Peptidase enzymes are responsible for catalyze the cleavage of peptide bonds of other proteins. These enzymes present great importance, therefore, are used in several industrial segments, since the food industry even in the processing of leather and formulations of medicinal products. One major application of peptidases is in the dairy industry for cheese production, which initially involves clotting of milk caseins by the action of coagulant proteolytic enzymes being rennin the main one. Microbial rennet-like milk-clotting enzymes are aspartic proteinases that catalyze milk coagulation, substituting calf rennet. In previous study it was isolated a thermophilic fungus Thermomucor indicae-seudaticae N31 that produced on Solid State Fermentation (SSF), a peptidase with capacity to hydrolyses the k-casein of milk and produce good quality curd. However its functional characterization and specificity of action is not clear yet. Thus, in this study we continued the investigation of structure and action of this enzyme coagulant. Was carried out the monitoring of enzymatic hydrolysis of casein by high performance liquid chromatography-reverse phase, was analyzed the specificity of primary peptidase using substrate of fluorescence resonance energy transfer (FRET) peptide series Abz-LSFMAIQ-EDDnp and determined the primary sequence of the protein by mass spectrometry. Monitoring the enzymatic hydrolysis of casein by high performance liquid chromatography-reverse phase showed that the crude extract Thermomucor indicae-seudaticae N31 shows high similarity with commercial enzymes brands Bela-Vista and Chr-Hansen obtained from fungi Rhizomucor miehei and Aspergillus niger, respectively. The analysis of primary peptidase specificity demonstrated high specificity and affinity for the synthetic substrate. The determination of the cleavage site showed 46% hydrolysis of the bond between the amino acids phenylalanine and methionine and 54% between alanine ...

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.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-11-16Bitstream added on 2014-06-13T19:14:40Z : No. of bitstreams: 1 silva_rr_me_sjrp.pdf: 961028 bytes, checksum: 0d7989443c42fd25745d208364a42a88 (MD5) / A produção de proteases de origem microbiana depende das condições de cultivo e da diversidade bioquímica de cada espécie. Estudos comparativos entre fermentação em estado sólido (FES) e fermentação submersa (FSm) usando farelo de trigo e meio sintético, respectivamente, foram realizados para a determinação dos parâmetros de produção de proteases pelo fungo Aspergillus fumigatus Fresenius. A melhor produção de protease foi em FES no período de 96 horas utilizando farelo de trigo, temperatura de 30 ºC e 1x106 esporos/5g de substrato com 1.517 U/mL. Em FSm o pico de produção foi em pH 6,0, a 30ºC, 5x105 esporos/mL de meio no período de 72 e 96 horas em meio contendo 0,5 e 0,25% de caseína, respectivamente, ambos com 40 U/mL. Conforme a produtividade dos processos fermentativos, o extrato enzimático da FES foi utilizado para estudos de purificação e caracterização bioquímica. Neste estudo, a protease purificada apresentou atividade ótima em pH 7,5 e 50ºC, sendo inibida por Fenil-metil-sulfonil-fluoreto (PMSF) e mais intensamente por antipaína (1,6 µM). Sobre efeito de íons, foi observado modulação da atividade proteolítica, principalmente com inibição por AlCl3, cuja atividade proteolítica residual foi de 18% após incubação com este íon. Na presença de Ditiotreitol (DTT) e uréia houve diminuição da atividade proteolítica, apresentando atividades residuais de 63% em 200 mM de DTT e 10% com 5 M de uréia. Comparativamente, na concentração de 0,1% de cada surfactante estudado, notou-se redução da atividade proteolítica, sendo 97% em presença de Brometo de cetil-trimetil amônio (CTAB), 79% para 4 - (1,1,3,3 - Tetrametilbutil) fenil- polietileno glicol (Triton X-100), 55% com Polyoxyethylenesorbitan monolaurato (Tween-20) e completa redução da atividade (0%) em... / The microbial protease production depends on growing conditions and the biochemical diversity of each species. Comparative studies between solid-state fermentation (SSF) and submerged fermentation (SmF) using wheat bran and synthetic medium, respectively, were performed to determine the optimum parameters for protease production by the fungus Aspergillus fumigatus Fresenius. The best protease production was in SSF within 96 hours using wheat bran, temperature 30°C and 1x106 spores/5g of substrate, with 1,517 U/mL. In SmF peak production was at pH 6.0 at 30°C, 5x105 spores/mL of media within 72 and 96 hours in medium containing 0.5 and 0.25% casein, respectively, with 40 U/mL. According to the productivity of the fermentative processes, enzymatic extract was used from SSF to study purification and biochemical characterization. In this study, purified protease showed optimum activity at pH 7.5 and 50°C, and inhibited by Phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) and more intensely for antipain (1,6 µM). Concerning to the effect of ions, we observed modulation of the proteolytic activity, especially with inhibition by AlCl3, which residual activity was of 18 % after incubation with this ion. In the presence of Dithiothreitol (DTT) and ureia, we observed progressive decrease in proteolytic activity, presenting residual activities of 63% with 200 mM DTT, and 10% with 5 M ureia. Comparatively, in the concentration of 0.1% of each surfactant studied, there was a reduction in the proteolytic activity in 97% in presence of Cetyl trimethylammonium bromide (CTAB), 79% with 4-(1,1,3,3-Tetramethylbutyl)phenyl-polyethylene glycol (Triton X-100), 55% with Polyoxyethylenesorbitan monolaurate (Tween-20) and a complete inactivation in the presence of Sodium dodecyl sulfate... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3718.pdf: 1958495 bytes, checksum: 02820d803414ce79b342b01403656627 (MD5) Previous issue date: 2011-06-27 / Universidade Federal de Minas Gerais / The search for microorganism that produces cellulolytic enzymes is of the great importance in contributing to the viability of biological route for the production of cellulosic ethanol. Among filamentous fungi, the genus Trichoderma is characterized as a high enzyme producer. Given the growing demand for the development of processes that reduce the cost of cellulases had been proposed this work which aims to evaluate and select strains of filamentous fungi Trichoderma, available at Embrapa banks, capable of producing high concentrations of complex cellulolytic enzymes. The methodology developed in the project was divided in four steps until the final selection of the best strains. The first step of evaluation consisted in the observation of the growth of 78 pre-selected strains of Trichoderma from the degradation of microcrystalline cellulose, Avicel. The second step of selection, Congo red test, summarized in the determination of halo hydrolysis and the measurement of enzymatic index (diameter of halo hydrolysis. diameter halo colony-1) of each strain. The third stage was evaluated the strains with greater potential to produce cellulases in fermentation test tubes for the enzymes CMCase, Xylanase e FPAse. The last stage of evaluate and select of strains was solid-state fermentation (SSF). In the first step of selection, 49 strains showed the ability to metabolize the substrate microcrystalline cellulose, Avicel. The Congo red test, the second step, selected the ten best strains obtained with enzymatic indexes above 1.50, ranging from 1.51 to 1.90. In the process of fermentation in tubes were selected three strains with the better production of enzymes among the ten selected on Congo red test, T. harzianum CEN 139, T. harzianum CEN 155 and T. sp CG 104NH. For evaluation the enzymatic production in SSF was held initially a factorial experimental design to select the significant variables in the process. The variables studied were: inoculum concentration, moisture and proportion of sugarcane bagasse. After the CMCAse enzyme analysis was observed the proportion of sugarcane bagasse as a significant variable. From this result it was performed a central composite design for the improvement of fermentative parameters: the proportion of bagasse and moisture. The proportion of bagasse was significant and enzyme activity reached 11.16 UI.g-1 to CMCase. The process of SSF, among three tested strains, selected T. sp CG 104NH as the best producer of CMCase, Xylanase and FPase, with values of 25.93 UI.g-1, 67.17 UI.g-1 and 1.87 UI.g -1, respectively. The correlation coefficient between this process (SSF) and Congo red test was R2 = 0.97, 0.98 and 0.97 for the three enzymes studied, CMCase, Xylanase and FPase respectively. Therefore, it was possible to obtain a linear correlation between these two methodologies. The selection steps evaluated in this study were considered effective, quality selections proved quick selection of an extensive database of fungi. The linear correlation between the tests made with red Congo and SSF indicate that is possible to use the combination of qualitative and quantitative methods to assess the ability of cellulase production by filamentous fungi. / A busca por microrganismos produtores de enzimas celulolíticas é uma etapa de suma importância para contribuir com a viabilização da rota biológica de produção de etanol lignocelulósico. Dentre os fungos filamentosos, os do gênero Trichoderma se destacam pela alta produção enzimática exibida. Dada a crescente demanda pelo desenvolvimento de processos que reduzam os custos das celulases, foi proposto o presente trabalho que tem como objetivo avaliar e selecionar isolados de fungos filamentosos Trichoderma, disponíveis nos bancos da Embrapa, capazes de produzir altas concentrações de enzimas do complexo celulolítico. A metodologia desenvolvida no projeto foi dividida em quatro etapas até a seleção final das melhores linhagens. A primeira etapa de avaliação consistiu na observação do crescimento das 78 linhagens isoladas de Trichoderma, a partir da degradação do substrato microcelulósico cristalino, Avicel. A segunda etapa de seleção, o teste do vermelho congo, resumiu-se na determinação do halo de hidrólise e na medida do índice enzimático (diâmetro halo hidrólise. diâmetro halo colônia-1) de cada linhagem. Na terceira etapa foram avaliadas as linhagens com maior potencial produtor de celulases na fermentação em tubos de ensaio, para as enzimas CMCase, Xilanase e FPase. A última etapa de avaliação e seleção das linhagens foi o processo de fermentação em estado sólido (FES). Na primeira etapa de seleção, 49 linhagens apresentaram capacidade de metabolizar o substrato celulósico cristalino, Avicel. O teste do vermelho congo, segunda etapa, selecionou as dez melhores linhagens com índices enzimáticos obtidos acima de 1,50, que variaram de 1,51 a 1,90. No processo de fermentação em tubos de ensaio foram selecionadas três linhagens com a melhor produção de enzimas entre as dez selecionadas no teste do vermelho Congo, T. harzianum CEN 139, T. harzianum CEN 155 e T. sp CG 104NH. Para avaliação da produção enzimática em FES realizou-se inicialmente um planejamento experimental fatorial para selecionar as variáveis significativas no processo. As variáveis estudadas foram: concentração do inóculo, umidade e proporção de bagaço de cana (BC). Após a análise enzimática de CMCase observou-se apenas a proporção de BC como variável significativa. A partir deste resultado, foi realizado um delineamento composto central rotacional com os parâmetros fermentativos: proporção de BC e umidade. A proporção de BC foi significativa e a atividade enzimática alcançou 11,16 UI.g-1 de CMCase. O processo de FES, dentre três linhagens avaliadas, selecionou T. sp CG 104NH como a melhor produtora de CMCase, Xilanase e FPase, com valores de 25,93 UI.g-1, 67,17 UI.g-1 e 1,87 UI.g-1, respectivamente. O coeficiente de correlação entre este processo (FES) e o teste vermelho Congo foi R2 =0,97, 0,98 e 0,97 para as três enzimas estudadas, CMCase, Xilanase e FPase, respectivamente. Obtendo uma correlação linear entre estas duas metodologias. As etapas de seleção avaliadas neste trabalho foram consideradas efetivas, as seleções qualitativas se mostraram rápidas para seleção de um extenso banco de fungos. A correlação direta apresentada entre os ensaios com vermelho Congo e FES indicam que é possível a utilização da combinação entre métodos qualitativos e quantitativos para a avaliação da capacidade de produção de celulases por fungos filamentosos.

Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-10-05T13:21:28Z No. of bitstreams: 1 TeseRFF.pdf: 11255323 bytes, checksum: 6490de6218937c15e5bbdc6d9672a300 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T18:15:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseRFF.pdf: 11255323 bytes, checksum: 6490de6218937c15e5bbdc6d9672a300 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T18:15:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseRFF.pdf: 11255323 bytes, checksum: 6490de6218937c15e5bbdc6d9672a300 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-20T18:16:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseRFF.pdf: 11255323 bytes, checksum: 6490de6218937c15e5bbdc6d9672a300 (MD5) Previous issue date: 2016-05-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Solid-state fermentation is characterized by the growth of microorganisms in absence of free water. In one hand, it is advantageous because simulates their natural environment, enabling the use of agro industrial residues in natura. On the other hand, it limits heat transfer between elements, restricting control over the temperature of the medium. In fact, the microbial growth and the product formation dynamics are directly affected by the environmental conditions and variations can be harmful to the process productivity. As a consequence, the temperature increase caused by metabolic heat needs to be avoided. Studies concerning the microbial dynamics dealing with these variations are scarce. Moreover, it was not found any control laws, with guarantee of stability, which was designed for a reference tracking and to minimize the disturbances effects. Thus, two fronts need to be addressed for the solid-state fermentation viability: the development of a mathematical model able to estimate the effects of environmental changes in the process; and a temperature control system able to handle the heat from microbial metabolism. The model was used in a computational algorithm in order to determine if there was a temperature profile that would be more favorable to the products formation. In this work two control laws were studied, a proportional integrative, because it is the most widespread in the industry, and a model base predictive controller, because of its multivariable control versatility. Both control laws were simulated and then implemented in an eleven liters agitated drum bioreactor. Some of the various methods for PI controller parameters settings had their performance and relative stability requirement evaluated. The one that was proved stable was implemented in the bioreactor. Due to the uncertainties of the fermentation process, a self-adjustment mechanism was added to the predictive controller, in spite of the developed mathematical model, in order to avoid some estimation mistakes caused by some non-estimated states of the real process. The controller achieved an adequate performance with this approach. The results showed that the microorganisms were more efficient at a constant 32°C temperature. In addition, both developed controllers presented appropriate results facing the fermentation process requirement, with mean deviances from the referential temperature below 0,6°C and a maximum error of 2,8°C. / Uma das características da fermentação em estado sólido é que ela ocorre na ausência de água livre. Isso a torna vantajosa por simular o ambiente natural dos microrganismos com possibilidade de uso de resíduos agroindustriais in natura. Por outro lado, dificulta a transferência de calor entre os elementos do processo e, com isso, a capacidade de controlar a temperatura do meio fica debilitada. Por sua vez, a dinâmica do crescimento microbiano e a formação de produtos de interesse estão diretamente relacionadas às condições ambientais, cujas variações podem ser prejudiciais à produtividade do processo. Ao mesmo tempo, o calor gerado pelo metabolismo microbiano aumenta a temperatura do processo, que necessita ser regulada. Estudos que revelam como os microrganismos se comportam frente essas variações são escassos. Além disso, não foram encontradas leis de controle para a FES, com garantia de estabilidade, a fim de se minimizar os efeitos dos distúrbios. Duas frentes se destacam para a viabilização da FES: o desenvolvimento de um modelo matemático capaz de estimar os efeitos das variações das condições ambientais na dinâmica do processo e um sistema de controle da temperatura apropriado para lidar com os distúrbios gerados pelo crescimento celular. Em conjunto com a modelagem matemática, foram empregados mecanismos computacionais para averiguar qual seria o perfil de temperaturas que mais favorece à formação dos produtos. Por sua vez, foram estudados dois tipos de controladores: os proporcionais integrativos, pela ampla aplicação industrial, e os preditivos baseados em modelo, pela versatilidade no controle multivariável. Os sistemas de controle foram testados em um biorreator de 11 litros de volume nominal. Dentre várias, algumas metodologias para ajuste dos controladores proporcionais integrativos foram avaliadas nos quesitos desempenho e estabilidade relativa durante a fase de simulações. A metodologia que se provou estável nos testes realizados foi implementada no biorreator. Já para o controlador preditivo, frente às incertezas do processo fermentativo, foi necessário desenvolver um mecanismo de auto ajuste do modelo desenvolvido, a fim de que os erros dos estados não estimados do processo real fossem compensados e o controlador tivesse um desempenho adequado. Os resultados mostraram que o microrganismo, Aspergilus niger 3T5B8, produz uma quantidade maior de metabólitos de interesse a uma temperatura constante de 32°C. Além disso, ambos controladores utilizados apresentaram resultados apropriados aos requisitos do processo fermentativo, ou seja, com desvio médio da temperatura de referência menor do que 0,6°C.

Submitted by ISABELLA DE CENÇO LOPES null (isalops@hotmail.com) on 2016-06-07T13:28:42Z No. of bitstreams: 1 Isabella de Cenço Lopes.pdf: 1272985 bytes, checksum: d8b3e4b5c99f4aa9daba39b329a7c9dd (MD5) / Rejected by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br), reason: Solicitamos que realize uma nova submissão seguindo a orientação abaixo: O arquivo submetido está sem a ficha catalográfica. A versão submetida por você é considerada a versão final da dissertação/tese, portanto não poderá ocorrer qualquer alteração em seu conteúdo após a aprovação. Corrija esta informação e realize uma nova submissão contendo o arquivo correto. Agradecemos a compreensão. on 2016-06-08T17:11:23Z (GMT) / Submitted by ISABELLA DE CENÇO LOPES null (isalops@hotmail.com) on 2016-06-09T11:31:06Z No. of bitstreams: 1 Isabella de Cenço Lopes.pdf: 907430 bytes, checksum: fce337e1df2e1a5dfa90bd270c59e5d4 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-06-09T17:59:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lopes_ic_me_sjrp.pdf: 907430 bytes, checksum: fce337e1df2e1a5dfa90bd270c59e5d4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-09T17:59:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lopes_ic_me_sjrp.pdf: 907430 bytes, checksum: fce337e1df2e1a5dfa90bd270c59e5d4 (MD5) Previous issue date: 2016-05-31 / O objetivo deste trabalho foi de aumentar a produção de conídios de Metarhizium anisopliae através de alterações do substrato e das condições de cultivo e produzi-lo em biorreator de bandeja. Os substratos testados foram arroz tipo 1, quirera de arroz e farelo de arroz, sendo o cultivo realizado em embalagens plásticas contendo 10 g de substrato seco. Inicialmente, foi empregado arroz tipo 1 como substrato, variando-se as formas de umidificação no seu preparo, sendo o cultivo realizado em embalagens plásticas contendo 10g de substrato seco. Determinada a condição adequada de umidificação, os substratos arroz tipo 1 e quirera de arroz foram submetidos a diferentes condições de fotoperíodo: escuto contínuo, claro contínuo e escuro e claro alternados. O farelo de arroz foi adicionado a bagaço de cana-de-açúcar de modo a estruturar fisicamente o meio de cultivo. Os melhores resultados foram obtidos com arroz e quirera de arroz. A primeira alternativa de ampliação de escala foi realizada em embalagens plásticas, utilizando arroz tipo 1 e quirera com 500g de substrato seco. A etapa seguinte da ampliação de escala foi em um biorreator de bandeja com aeração realizada sobre a camada de substrato, sendo os testes realizados com arroz tipo 1, e duas espessuras de camada partículas, 2 e 4 cm. Em todos os ensaios, a resposta observada foi a concentração final de conídios. Foi testada ainda a virulência dos conídios produzidos em relação a lagartas de Diatraea flavipennella nas diferentes condições de produção. De acordo com os resultados apresentados, o farelo de arroz não é uma boa opção de substrato devido a sua pouca praticidade de manipulação e a quirera apresentou resultados satisfatórios nos ensaios, podendo ser considerada uma opção viável para utilização industrial devido ao seu baixo custo. O biorreator de bandeja elaborado apresentou bons resultados de produção de conídios em relação a produção em embalagem plástica de maior capacidade com o substrato arroz tipo 1, a qual, no entanto, apresentou produção de esporos inferior à da embalagem de menor capacidade. Os testes de virulência comprovaram a eficiência dos conídios em todos os ensaios com pequenas variações no tempo de mortalidade. / The work targeted the increase of the production of spores of Metarhizium anisopliae through modifications of the substrate and of the cultivation conditions, and produce such spores in a tray bioreactor. Type 1 rice, broken rice and rice bran were tested as substrate, which were cultivated in plastic bags containing 10 g of dry substrate. Alternatives of humidification were tested with type 1 rice. For the best alternative of humidification, type 1 rice and broken rice were submitted to alternatives of different exposures to light, provided by a fluorescent lamp: continuous dark, continuous light, alternation between dark and light. To the bran was added sugar cane bagasse in order to provide physical structure to the culture medium. The best results were obtained with rice and broken rice and the illumination regime does not influence on the spore production. The first attempt of scaling-up the spore production was the use of plastic bags containing 500 g of dry substrate, either rice or broken rice. The next scaling-up step was in a tray bioreactor aerated flowing air parallel to the top of the cultivation medium, using type 1 rice as substrate in two different thickness of medium, 2 and 4 cm. In every experiments, the response variable was the conidia concentration. The virulence against Diatraea flavipennella caterpillars was also tested for spores produced in the different experimental conditions. The results showed that rice bran is not an efficient alternative due to its difficult manipulation, while broken rice produce conidia concentration similar to type 1 rice and can be considered a cheap alternative for industrial production of spores. The tray bioreactor presented similar results to the large capacity plastic bags, which presented lower conidia concentrations than the small capacity container. The virulence experiments showed high efficiency of the conidia in all tested samples, with little variation in the time of lethality.

Orientador: Roberto da Silva / Banca: Hamilton Cabral / Banca: Gustavo Orlando Bonilla Rodríguez / Resumo: Peptidases são enzimas responsáveis por realizar a clivagem de ligações peptídicas de outras proteínas e peptídeos. Essas enzimas apresentam grande importância, pois são utilizadas em vários segmentos industriais, desde a indústria alimentícia até mesmo no processamento de couro e pele e formulações de medicamentos. Uma das principais aplicações das peptidases é nos laticínios, na produção de queijo, que inicialmente envolve a coagulação das caseínas do leite pela ação de enzimas proteolíticas coagulantes, sendo a renina a principal delas. Enzimas microbianas coagulantes de leite são peptidases aspárticas que catalisam a coagulação do leite, substituindo o coalho de vitelo. Em trabalhos anteriores foi isolado o fungo termofílico Thermomucor indicae-seudaticae N31 que produziu em fermentação em estado sólido (FES), uma peptidase com capacidade de hidrolisar a κ-caseína do leite e produzir coágulo de boa qualidade. Entretanto, sua caracterização funcional e especificidade de ação ainda não estão claras. Assim, neste estudo, deu-se continuidade à investigação de estrutura e ação desta enzima coagulante. Foi realizado o monitoramento da hidrólise enzimática da caseína por cromatografia líquida de alta eficiência, foi feita análise da especificidade primária da peptidase utilizando substrato de fluorescência da série Abz-LSFMAIQ-EDDnp e foi determinada a sequência primária da proteína por espectrometria de massas. O monitoramento da hidrólise enzimática da caseína por cromatografia líquida de alta eficiência mostrou que o perfil do extrato bruto de Thermomucor indicae-seudaticae N31 apresenta alta similaridade com as enzimas comerciais das marcas Bela-Vista e Chr-Hansen obtidas dos fungos Rhizomucor miehei e Aspergillus niger, respectivamente. A análise de especificidade primária da peptidase demonstrou alta especificidade e afinidade pelo substrato sintético. A determinação do ... / Abstract: Peptidase enzymes are responsible for catalyze the cleavage of peptide bonds of other proteins. These enzymes present great importance, therefore, are used in several industrial segments, since the food industry even in the processing of leather and formulations of medicinal products. One major application of peptidases is in the dairy industry for cheese production, which initially involves clotting of milk caseins by the action of coagulant proteolytic enzymes being rennin the main one. Microbial rennet-like milk-clotting enzymes are aspartic proteinases that catalyze milk coagulation, substituting calf rennet. In previous study it was isolated a thermophilic fungus Thermomucor indicae-seudaticae N31 that produced on Solid State Fermentation (SSF), a peptidase with capacity to hydrolyses the k-casein of milk and produce good quality curd. However its functional characterization and specificity of action is not clear yet. Thus, in this study we continued the investigation of structure and action of this enzyme coagulant. Was carried out the monitoring of enzymatic hydrolysis of casein by high performance liquid chromatography-reverse phase, was analyzed the specificity of primary peptidase using substrate of fluorescence resonance energy transfer (FRET) peptide series Abz-LSFMAIQ-EDDnp and determined the primary sequence of the protein by mass spectrometry. Monitoring the enzymatic hydrolysis of casein by high performance liquid chromatography-reverse phase showed that the crude extract Thermomucor indicae-seudaticae N31 shows high similarity with commercial enzymes brands Bela-Vista and Chr-Hansen obtained from fungi Rhizomucor miehei and Aspergillus niger, respectively. The analysis of primary peptidase specificity demonstrated high specificity and affinity for the synthetic substrate. The determination of the cleavage site showed 46% hydrolysis of the bond between the amino acids phenylalanine and methionine and 54% between alanine ... / Mestre

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / One of the promising ways for the residues utilization is through the development of biotechnological processes for the production of a large number of metabolites of industrial interest, such as the production of bioaromas. The fungus Ceratocystis fimbriata has the potential to synthesis of esters producing varieties of flavor compounds such as ethyl acetate, responsible for a diversity of fruit flavors. The objective this work was utilize and evaluate the biotechnological potential of cassava rind, one of the agro-industrial waste more produced in the Sergipe state, for the production of ethyl acetate through the solid state fermentation. All procedure performed obeyed an experimental design of eleven experiments corresponding to an experimental design 22 trials plus 4 axial points and three repetitions at the central point, with the variable sample mass and moisture content. The volatile compound ethyl acetate was quantified by headspace analysis on a gas chromatograph and it was found that the best experiment for the production of ethyl acetate was (91,92 μmol.L-1) with 50% humidity and 14:23 g weight dried for 48 hours fermentation. As of the best result was done other fermentation for separating the aroma using NaCl at a concentration of 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30% and 35%. It was observed that NaCl concentration of 30% obtained best value (3303,60 μmol.L-1). This result has been done an increased scale to verify the influence of producing the compound ethyl acetate in a larger surface area where the experiments were performed in 1000 ml Erlenmeyer flask (10%, 20%, 30 % of the quantity of inoculum) and 2000 ml Erlenmeyer flask (50% of the quantity of inoculum). Chromatographic analysis found that 30% of saline best recovered the ethyl acetate in a 1000 ml Erlenmeyer flask with 30% inoculum (19,38 μmol.L-1). / Uma das formas promissoras para o aproveitamento de resíduos é através do desenvolvimento de processos biotecnológicos para produção de um grande número de metabólitos de interesse industrial, como por exemplo, a produção de bioaromas. O fungo Ceratocystis fimbriata tem potencial para síntese de ésteres produzindo variedades de compostos de aromas, como o acetato de etila, responsável por umas diversidades de aromas de frutas. O objetivo deste trabalho foi aproveitar e avaliar o potencial biotecnológico da casca de mandioca, um dos resíduos agroindustriais mais produzidos no estado de Sergipe, para produção de acetato de etila através da fermentação em estado sólido. Todo o procedimento realizado obedeceu a um planejamento experimental de onze experimentos que corresponde um planejamento experimental 22 ensaios acrescidos de 4 pontos axiais e 3 repetições no ponto central, tendo como variáveis a massa da amostra e o teor de umidade. O composto volátil acetato de etila foi quantificado através da análise de headspace no cromatógrafo a gás e foi detectado que o melhor experimento para produção do acetato de etila foi (91,92 μmol.L-1) com 50% de umidade e 14,23 g de massa seca durante 48 horas de fermentação. A partir do melhor resultado obtido foi realizado outra fermentação para separação do aroma utilizando NaCl numa concentração de 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30% e 35%. Foi observado que a concentração de NaCl de 30% obteve melhor valor (3303,60 μmol.L-1). Com este resultado, foi realizado um aumento de escala para verificar a influência da produção do composto acetato de etila numa maior área superficial onde os experimentos foram realizados em erlenmeyer de 1000 ml (10%, 20%, 30% de quantidade de inóculo) e 2000 ml (50% de quantidade de inóculo). A análise cromatográfica detectou que a solução salina de 30% recuperou melhor o acetato de etila no erlenmeyer de 1000 ml com 30% de inóculo (19,38 μmol. L-1).

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 Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-07-28T13:17:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO.pdf: 1904426 bytes, checksum: 881aba48363b69adb462f39f38edbbe8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-28T13:17:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO.pdf: 1904426 bytes, checksum: 881aba48363b69adb462f39f38edbbe8 (MD5) Previous issue date: 2016-02-23 / As proteases são enzimas com a capacidade de hidrolisar proteínas em peptídeos menores ou aminoácidos livres, sendo essenciais para animais, plantas e micro-organismos devido à sua atuação na regulação metabólica. As proteases são utilizadas com diversas finalidades, no processo industrial da fabricação de detergentes, na indústria farmacêutica e de alimentos, além de ser utilizada na recuperação e aproveitamento de resíduos e subprodutos. Em virtude da grande importância das proteases este trabalho teve como objetivo comparar a produção de proteases produzidas por Mucor subtilissimus UCP 1262 em fermentação em estado sólido (FES) e submersa (FS), bem como extrair em Sistema de duas fases aquosas (SDFA) PEG/Fosfato, as colagenases oriundas de ambas as fermentações. O meio de produção da FES e FS no qual o micro-organismo foi cultivado era constituído principalmente de farelo de soja e farinha de soja. As determinações enzimáticas e dosagem proteica foram realizadas após 72h de fermentação. Para montagem do SDFA foram realizados dois planejamentos fatoriais 23, o primeiro planejamento foi realizado com amostras da FES e o segundo com amostras da FS. Neste sistema foi analisada a influência de três variáveis no processo de extração: massa molar do PEG (200, 550 e 1000 g/mol), concentração do PEG (17,5; 20 e 22,5%) e concentração do sal fosfato de sódio (15; 17,5 e 20%). A maior produção de proteases (362,66 U/ml) ocorreu na FES, enquanto que na FS obteve-se apenas 26,33 U/ml. Dentre as atividades proteásicas específicas: colagenolítica, fibrinolítica e queratinolítica, os melhores resultados foram obtidos para a atividade colagenolítica, sendo esta de: 179,81 U/ml, em FES. A colagenase presente no extrato bruto obtida nos processos fermentativos foram particionadas para fase rica em PEG do SDFA. O maior valor para a variável resposta Fator de purificação (FP=3,49) foi obtido no sistema que utilizou o extrato obtido por FES. Com base nas condições estudadas, os dois sistemas mostraram-se viáveis para a extração de colagenase, pois além de ser um processo que pode ser utilizado em larga escala é constituído por componentes de baixo custo e as condições utilizadas no SDFA favoreceram a extração desta enzima. Todavia, a extração da colagenase oriunda da FES foi mais promissora em virtude da maior concentração da enzima de interesse encontrada nesse tipo de fermentação. / Proteases are enzymes with the ability to hydrolyze proteins into smaller peptides and free amino acids. They are vital for animals, plants and micro-organisms due to their role in metabolic regulation. Proteases have been used in various purposes, in the industrial process of detergents, pharmaceutical and food industry, as well as being used in the recovery and utilization of waste and by-products. Due to their economic feasibility and great medical and farmaceutical importance this study aimed to compare the production of proteases produced by Mucor subtilissimus UCP 1262 in solid state fermentation (SSF) and submerged fermentation (SF) as well as extract collagenolytic proteases using Aqueous two-phase system (ATPS) -PEG/Phosphate from both fermentations. The medium composition for the fungal fermentation in SSF and SF was based in soybean flour. Enzymatic determinations and protein levels were performed after 72 hours of fermentation. To mount the ATPS were two 23 factorial design, the first planning was carried out with samples of SSF and the second with samples of SF. In this system was analyzed the influence of three variables in the extraction process: PEG molar mass (200, 550 and 1000), the PEG concentration (17,5; 22,5 and 20%) and sodium phosphate salt concentration (15; 17,5 and 20%). The higher proteolytic activity (362,66 U/ml) was produced using SSF, while in the FS was obtained 26,33 U/ml. Among the specific proteolytic activities: collagenolytic, fibrinolytic and keratinolytic, the best results were obtained for the collagenolytic activity, this being: 179,81 U / ml in the SSF. The Collagenase present in the crude extract obtained in the fermentative processes partitioned preferencially to the PEG-rich phase. The highest value for the variable response Purification Factor (PF = 3,49) was obtained in the system that used SSF crude extract. According with the showed results, both extraction systems seemed to be feasible for collagenase extraction, as well as being a process that can be used in large scale, constituted by low cost components and conditions used in this ATPS favored the enzyme extraction. Furthermore, the collagenase extraction from the SSF was more promising because of the higher interest enzyme concentration found in this type of fermentation.