Orientador: João Cláudio Thoméo / Coorientador: Eleni Gomes / Banca: Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez / Banca: Michel Brienzo / Resumo: O objetivo do presente trabalho foi avaliar a cinética de crescimento do fungo termófilo Myceliophthora thermophila M.7.7 em cultivo sólido. A aplicação imediata desta cinética é empregá-la a modelos de previsão de transferência de calor e massa em biorreatores; em horizonte mais amplo, a cinética poderá ser relacionada à secreção de metabólitos pelo microrganismo. O meio de cultivo foi composto por bagaço de cana de açúcar e farelo de trigo (proporção 7:3) e as determinações indiretas das concentrações de biomassa foram realizadas através de metodologias químicas analíticas e de análise de imagens. Os métodos analíticos se basearam nas quantificações de N-acetil-D-glicosamina e atividade de CMCase, α amilases, xilanases, proteases e teor de proteínas solúveis. A análise de imagens foi feita empregando-se o software Lenseye e a partir de fotografias digitalizadas, onde a quantificação do crescimento foi feita através da quantificação da área superficial ocupada pelo micélio fúngico e através de técnicas de Microscopia Ótica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A técnica de análise do teor de N-acetil-D-glicosamina mostrou ser um bom indicativo de crescimento microbiano, com bom ajuste ao modelo logístico, resultando em um coeficiente R2 igual a 0,98, tendo permitido estimar os parâmetros cinéticos de crescimento, onde o Xmáx foi de 1,889 mg de glicosamina/g de fermentado. Além disso, foi possível observar com clareza as fases de crescimento acelerado, estacionária e de declínio, apesar de apresentar algumas incertezas na fase lag, provavelmente devido à heterogeneidade do meio de cultivo interferir na análise. A análise da cinética de secreção das enzimas estudadas foi um bom indicador das atividades metabólicas do fungo, mas não de seu crescimento. A determinação do teor de proteínas solúveis através da técnica de Lowry... / Abstract: This work aimed to evaluate the growth kinetics of the thermophilic fungus Myceliophthora thermophila M.7.7 during solid-state cultivation (SEC). The immediate application of this kinetics is in heat and mass transfer modeling in SEC bioreactors; however, through the kinetics, the metabolic secretion could be understood and forecasted. The cultivation medium was composed by sugar cane bagasse and wheat bran in the proportion 7:3 and the indirect determination of biomass where done using analytical chemical techniques, as well as through image analysis. The analytical methods were based on the quantification of N-acetylglucosamine, extracellular enzyme activities, and soluble proteins. The digital analysis were performed using a specific software, and the growth quantification was correlated to the superficial area occupied by the microorganism and and through Optical Microscopy (LOM) and Scanning Electron Microscopy (SEM).The glucosamine analysis is considered an adequate method to quantify the microbial growth, since it aloud to clearly identify the phases of fast growing, stationary and decreasing, even though the lag phase identification was uncertain due to the interference of the cultivation medium on the analytical method. The analysis of CMCase, amylases, xylanases and proteases were good indicators of the fungal metabolic activities, but not of the fungal growth. The determination of the content of soluble proteins by Lowry technique presented uncertainties and do not represent faithfully all the microorganism development phases. The growth analysis by SEM possible to describe the morphological characteristics of the fungus, as the presence of conidia and hyphae propagation on fibrils branched from sugar cane bagasse. The digital image processing was well correlated to the analytical methods, but was also discarded as an adequate growth indicator. Nevertheless, this technique is promising ... / Mestre

Orientador: Eleni Gomes / Banca: Cristiane Sanchez Farinas / Banca: George Jackson Moraes Rocha / Banca: Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez / Banca: João Cláudio Thoméo / Resumo: A adsorção não-produtiva das celulases e β-glicosidases à lignina tem sido consideradaum fator limitante da hidrólise do material lignocelulósico. Esse trabalho avaliou ainteração entre celulases e β-glicosidases dos coquetéis comerciais de Trichodermareesei (Cellic Ctec2) e Aspergillus niger (Novo 188) com preparações de ligninaisoladas por hidrólise enzimática (LDHE) e hidrólise ácida (LDHA) do bagaço de canapré-tratado hidrotermicamente. Também foi selecionada uma β-glicosidase tolerante àinibição pela glicose a partir da coleção de fungos de trabalho do Laboratório deBioquímica e Microbiologia Ibilce/Unesp e o efeito da LDHE e dos compostosfenólicos derivados do pré-tratamento hidrotérmico sobre a mesma foram avaliados. ALDHA apresentou maior capacidade de adsorção das enzimas do que LDHE. A 45°Ctodas as enzimas de T. reesei se ligaram a LDHE e a LDHA. As atividades residuais deendoglucanase, β-glicosidase e exoglucanase no sobrenante após a incubação com aLDHE foi de 28, 45 e 63%. Exoglucanase e β-glicosidase foram completamenteadsorvidas a LDHA enquanto que a endoglucanase manteve 14% da atividade. A β-glicosidase de A.niger foi menos afetada mantendo 94 e 48% da atividade na presençade LDHE e LDHA. A β-glicosidase de A. niger purificada apresentou 89 e apenas 2%de atividade no sobrenadante quando incubada com LDHE e LDHA, contra 100 e 95%de atividade da enzima presente no coquetel. A diminuição da temperatura para 30°Cprovocou a... / Abstract: Non-productive adsorption of cellulase and beta-glucosidase enzymes onto lignin isshown to be a limiting factor to enzymatic hydrolysis of lignocellulosic. This studyevaluated the interaction of cellulases and beta-glucosidase from Trichoderma reesei(Cellic Ctec2) and Aspergillus niger (Novo 188) commercial cocktail with ligninpreparations isolated from liquid hot water sugarcane bagasse by enzymatic (LDHE)and acid hydrolysis (LDHA). Furthermore, a glucose tolerant β-glucosidase wasselected from the collection of working fungi of Laboratório de Bioquímica eMicrobiologia (Ibilce/Unesp), effect of LDHE and liquid hot water pretreatment-derivedphenolic compounds were evaluated. LDHA had higher adsorption capacity on enzymesthan LDHE. At 45°C T. reesei enzymes bound to both LDHE and LDHA.Endoglucanase, beta-glucosidase and exoglucanase remained activities in thesupernatant after incubation with LDHE were 28, 45 e 63%. Exoglucanase and betaglucosidasewere completely adsorbed onto LDHA while endoglucanase activityremained in the supernatant was 14%. A. niger beta-glucosidase was less adsorptionthan enzymes from T. reesei, it maintained 94 and 48% of the activity in the presence ofLDHA and LDHE. Purified beta-glucosidase from A. niger showed 89 and only 2%activity in the supernatant after incubation with LDHE LDHA, while beta-glucosidasefrom enzymatic cocktail showed 100 and 95% of the enzyme activity. The decrease oftemperature to 30°C decreased ... / Doutor

Orientador: Eleni Gomes / Banca: Adalberto Pessoa Junior / Banca: Mario Tyago Murakami / Banca: Gustavo O. Bonilla Rodriguez / Banca: Aliandra Maura Gibertoni Malaman / Resumo: Os microrganismos termofilicos são de grande interesse biotecnológico, não apenas por tolerar altas temperaturas, mas também por secretarem proteínas de maior estabilidade, com características bioquímicas e estruturais importantes de múltiplas aplicações na indústria. A linhagem do fungo termofílico Myceliophthora heterothallica F.2.1.4, isolada de camas de frango, apresentou alta atividade da enzima β-1,4-endoglucanase (31 U/ml). O gene codificante da β-1,4-endoglucanase de F.2.1.4 foi identificado e expresso em leveduras Pichia pastoris e em bactéria Escherichia coli. A caracterização do gene permitiu identificar esta enzima como membro da família glicosídeo hidrolase 5 (GH5), nomeada neste estudo como Mh_GH5. A enzima apresenta na região N-terminal um módulo de ligação ao substrato (CBM) pertencente a família 1. As enzimas expressas em P. pastoris e em E. coli foram purificadas e submetidas à caracterização bioquímica. A caracterização bioquímica demonstrou que as enzimas recombinantes apresentaram ótimos de temperatura de 55°C (P. pastoris) e 60°C (E. coli) e pH ótimo de 4,0 para ambos os sistemas heterólogos. A análise da estabilidade das enzimas demonstrou que as enzimas expressas por Pichia pastoris apresentaram-se estáveis em temperaturas mais elevadas (70°C), indicando que a glicosilação teria papel essencial na termoestabilidade de enzimas recombinantes. A determinação estrutural em alta resolução foi realizada para o domínio catalítico desta nova β-1,4-endoglucanase GH5 de M. heterothallica expressa em E. coli. A estrutura foi determinada à 1.1 Å e apresenta uma arquitetura frequentemente encontrada dentre os membros da família de GH5, (β/α)8 TIMbarrel. Os dados obtidos neste estudo podem contribuir para a determinação de características envolvidas na termoestabilidade de enzimas provenientes de... / Abstract: Thermophilic microorganisms have gain attention in the last years because of the biotechnological interest. Essentially these organisms secrete thermostable proteins displaying suitable features, such as biochemical and structural, for industrial platforms. The thermophilic fungus Myceliophthora heterothallica F.2.1.4, isolated from poultry litter, showed high activity for β-1,4- endoglucanase (31 U/ml). A new sequence enconding for glycoside hydrolase was identified and expressed in Pichia pastoris and Escherichia coli. Sequence analysis allowed to classify this new β-1,4-endoglucanase as a member of the glycoside hydrolase 5 (GH5). The enzyme, named Mh_GH5, has N-terminal family 1 carbohydrate binding module (CBM1). The recombinant enzymes expressed in Pichia pastoris and Escherichia coli were purified and subjected to biochemical characterization. Recombinant endoglucanases showed optimal temperature of 55°C (P. pastoris) and 60°C (E. coli) and optimal pH of 4,0 for both heterologous systems. The thermostability of these new enzymes were evaluated and demonstrated that post-translational modifications, such as glycosylation, found on Pichia pastoris heterologous enzymes, contributed to higher thermostability. Structural analysis of the catalytic domain of the new GH5 from M. heterothallica expressed in E. coli was solved at 1.1 Å resolution and shows a common (β/α)8 TIM-barrel fold found in members of GH5 family. Based on the biochemical and structural information we have obtained for Mh_GH5 it is possible to suggest potential features involved in the thermostability of proteins from thermophilic microorganisms and might contribute for the development of new efficient biocatalysts required for biomass conversion to bioethanol and/or ... / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-03-22Bitstream added on 2014-06-13T20:35:41Z : No. of bitstreams: 1 goncalves_an_me_sjrp.pdf: 651485 bytes, checksum: f6bb7160fc2afa8aae9c65f75fff26da (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Há um grande interesse no mercado de enzimas para descobertas de novas fontes para prospecção, tendo em vista que as enzimas de origem animal ou vegetal não suprem totalmente a demanda mundial. Desta forma busca-se não apenas novas fontes, mas também materiais fermentescíveis de baixo custo, assim agregando valor ao produto final. Neste trabalho investigou-se a produção de peptidase utilizando o fungo Aspergillus flavus, através de dois processos biofermentativos, sólido e submerso, usando farelo de trigo e meio complexo, respectivamente. Alguns parâmetros foram analisados para a obtenção de uma melhor produção. Para o bioprocesso fermentativo sólido foi investigado a influência da concentração de esporos, suplementação do meio com fontes adicionais de nitrogênio, temperatura e tempo. Obtivemos para essas variações a melhores condições quando o fungo era fermentado somente em farelo de trigo, sem suplementação de fontes adicionais de nitrogênio, com a proporção de 2,5x 10 6 esporos/ 5g meio a 30°C e em 96 horas de fermentação. Para o bioprocesso fermentativo submerso avaliamos a influência da concentração de esporos, suplementação do meio com fontes de carbono e com caseína, temperatura, pH e tempo. Obtivemos como melhores condições quando o fungo era fermentado em meio sem suplementação de fonte de carbono adicional, com 0,5% de caseína, 5x10 5 esporos/mL de meio a 30°C em pH 8 por 168 horas. Os extratos enzimáticos de ambos bioprocessos foram caracterizados bioquimicamente avaliando desta forma: pH ótimo, temperatura ótima e classe da peptidase. A partir desses dados foram realizados métodos cromatográficos para obtenção da peptidase pura e com essa amostra realizou-se a caracterização bioquímica funcional e a determinação dos... / There is a great interest by enzyme’s market on discovery of new sources for prospecting, considering that the enzymes from animal or plant do not fully supply the global demand. Therefore, the research of new sources, is not only of new sources, but also fermentable material with low cost are also required, in order to add value to the final product. In this study it was investigated the production of peptidase using the fungus Aspergillus flavus, through two processes, solid and submerged fermentation, using wheat bran and complex media, respectively. Some parameters were analyzed to obtain the best production. In solid fermentation bioprocess were investigated the influence of spore concentration of supplementation of the medium with additional sources of nitrogen, temperature and time. We obtained for these variations the best conditions when the fungus was fermented wheat bran only, without supplementation of additional sources of nitrogen, with a density of 2.5 x 10 6 spores / 5 g medium at 30 ° C and 96 hours of fermentation. In the submerged fermentation bioprocess were evaluated the effect of spore concentration supplementation of the medium with carbon sources and with casein, temperature, pH and time. We obtained as best conditions when the fungus was fermented in medium without supplemental carbon source added with 0.5% casein, 5x10 5 spores / ml medium at 30°C at pH 8 for 168 hours. The enzymatic extracts obtained by these bioprocesses were biochemically characterized by testing optimum pH, optimum temperature and class of peptidase. From these data it was obtained a pure peptidase by using chromatographic methods and this sample was used for functional biochemical characterization and determination of kinetic parameters, using the peptide substrate of FRET. The fungus Aspergillus flavus... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-04-25Bitstream added on 2014-06-13T20:56:19Z : No. of bitstreams: 1 arakaki_rlm_me_sjrp.pdf: 890259 bytes, checksum: 8d0052a8a32ab44243e80d491899d7be (MD5) / Os basidiomicetos são conhecidos por sua capacidade em degradar a madeira. Essa característica deve-se à sua habilidade em oxidar a lignina presente nas plantas. Essa molécula é um composto recalcitrante formado por sub-unidades de fenilpropanóides e as enzimas capazes de degradá-la são conhecidas conjuntamente como enzimas ligninolíticas. Tais enzimas são inespecíficas. Essa característica confere-lhes o seu emprego na oxidação de compostos que possuem estrutura molecular semelhante à da lignina, tais como pesticidas e hidrocarbonetos poli-aromáticos, que possuem anéis aromáticos em sua estrutura. Dessa forma, é possível utilizar tais enzimas na degradação desses xenobióticos. Alguns basidiomicetos possuem a habilidade de crescer em meio com baixa atividade de água. Assim, é possível usá-los em processos de biorremediação de ambientes que possuem uma alta concentração de solutos, como em meios com alta salinidade. Esse trabalho teve como objetivo o estudo da capacidade de crescimento em meio líquido agitado com baixa atividade de água do basidiomiceto Dacryopinax elegans SXS323, promovida pela adição de cloreto de sódio 0,5 M, manitol 0,5 M ou glicerol 0,5 M ao meio de cultura; a produção de enzimas ligninolíticas e o seu poder de degradação do herbicida diurom nessas condições. Verificou-se que o basidiomiceto foi capaz de crescer sob todos os meios testados, sendo este mais pronunciado quando manitol ou glicerol foram acrescentados ao meio, averiguando-se um estímulo de crescimento. O manitol e o glicerol serviram como fonte secundária de carbono. O cloreto de sódio inibiu seu crescimento. Outro fator de inibição do crescimento foi a adição de diurom. A produção de enzimas ligninolíticas foi muito baixa, com pico de atividade de 3,67 U . L -1 com 144 horas de cultivo em meio com glicerol 0,5M. Apesar disso, detectou-se degradação... / The basidiomycetes are known for their ability to degrade wood. This feature is due to its ability to oxidize lignin of plants. This molecule is a compound formed by recalcitrant sub-units of phenylpropanoids and enzymes able to degrade it and are known as ligninolytic enzymes. These enzymes are nonspecific. This characteristic provides them the capability of oxidation of compounds that have molecular structures similar to lignin, such as pesticides and polyaromatic hydrocarbons, which possess aromatic rings in their structure. Thus, it is possible to use such enzymes in the degradation of xenobiotics. Some basidiomycetes have their ability to grow in media with low water activity. Thus, it can be used in bioremediation process in environments that have a high concentration of solutes, such as hypersaline environments. This work aimed to study the capability of the basidiomycete Dacryopinax elegans SXS323 to grow in liquid shaken with low water activity, promoted by the addition of sodium chloride 0.5 M, mannitol 0.5 M or glycerol 0.5 M to the medium culture, the production of ligninolytic enzymes and their degradation capability of the herbicide diuron in these conditions. It was found that the basidiomycete was able to grow in all media tested. The growth was most pronounced when mannitol or glycerol was added to the medium, probably working as a stimulus for growth, and were used as a secondary source of carbon. Sodium chloride inhibited its growth. Another factor inhibiting the growth was the addition of diuron. The ligninolytic enzyme production was very low, with peak activity of 3.67 U. L -1 with 144 hours in medium with glycerol 0.5 M. Nevertheless, we detected the degradation of the herbicide, registering 32.63% (glycerol 0.5 M, 192 hours), 25.47% (mannitol 0.5 M, 192 hours) 20.51% of reduction in medium with glucose 5.0 g . L -1 (240 hours)... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-08-02Bitstream added on 2014-06-13T20:30:11Z : No. of bitstreams: 1 carrion_lm_me_sjrp.pdf: 381584 bytes, checksum: f7ac95eb0ed933b2a92b058b0e3faefb (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A efetiva produção de etanol lignocelulósico depende de leveduras capazes de fermentar a fração hemicelulósica da biomassa lignocelulósica que é composta em sua maioria por xilose. Há uma grande dificuldade em encontrar esses microrganismos já que a capacidade de utilizar xilose como fonte de carbono não é apresentada pela maioria das leveduras. Neste trabalho leveduras isoladas de diferentes materiais da zona rural,foram testadas quanto à assimilação de xilose e glicose, e fermentação de xilose a 30°C, onde observou-se diferentes comportamentos entre diferentes linhagens da mesma espécie. As linhagens de leveduras isoladas foram identificadas pela técnica molecular PCR-RFLP empregando-se as regiôes ITS 5,8 S e D1/D2 do DNA ribossômico. Três leveduras identificadas como espécies de Cândida tropicalis foram avaliadas quanto a capacidade de produção de xilitol e etanol a partir de meio basal com xilose como única fonte de carbono e do licor negro da extração da celulose hidrolisado por enzimas do fungo Thermoascus aurantiacus. A produção de xilitol foi semelhante nos dois substratos, entretanto a produção de etanol foi maior quando o licor negro foi empregado, esses resultados mostraram que a quantidade e a natureza dos açúcares presentes nos meios foram um interferente maior no metabolismo da levedura que os compostos tóxicos presentes no licor negro / The effective lignocellulosic ethanol production depends on yeasts that are able to ferment the hemicellulosic biomass fraction, which is mostly composed by xylose. There is a big difficulty in finding such microorganisms because most yeasts do not use xylose as a carbon source. In this work, yeasts isolated from different materials were tested for xylose and glucose assimilation and xylose fermentation at 30°C ,where it was observed different behaviors between strains of the same species. The strains isolated were identified by PCR-RFLP molecular technique employing the ITS 5,8 and D1/D2 regions of ribosomal DNA. Three yeasts were identified as Cândida tropicalis species and their ability to produce xylitol and ethanol from xylose and the black liquor from the cellulose extraction hydrolyzed by enzymes of the fungus Thermoascus aurantiacus was evaluated. The xylitol production was similar in both media, but the ethanol production was higher when the black liquor was used, these results shows that the quantity and nature of the sugars present in the media have a bigger interference in the metabolism of yeast to toxic compounds present in black liquor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-06Bitstream added on 2014-06-13T18:52:39Z : No. of bitstreams: 1 ignacio_eo_me_sjrp.pdf: 543030 bytes, checksum: 69449426c829671ed9efa1ecc7b8a9db (MD5) / Este trabalho teve como objetivo produzir enzimas lipolíticas por fermentação em estado sólido em um biorreator de leito fixo, empregando para isso o fungo mesofílico Metarhizium anisopliae ICB 421 e o fungo termofílico Thermomucor indicae-seudaticae N31, utilizando como substrato bagaço de cana de açúcar (BC), farelo de trigo (FT) e grãos de soja moída (S). As enzimas produzidas podem ser utilizadas para diversos fins industriais, entre eles a produção de biodiesel. Os testes para produção de enzimas foram realizados inicialmente em sacos de polipropileno e apresentaram para M. anisopliae atividade lipolítica de 13,71 U/gss a 28 °C, em meio composto por 50% BC, 25% FT e 25% S, com umidade de 70% e cultivado por 5 dias; para T. indicae-seudaticae atividade lipolítica de 2,81 U/gss a 45 °C, em meio composto por 50% BC, 25% FT e 25% S, com umidade de 70% e cultivado por 2 dias. Nestes ensaios, as variáveis testadas, composição do meio, umidade inicial, substituição do óleo de soja por farelo de soja e tempo de fermentação, afetaram a atividade das enzimas obtidas. Na sequência, como parte do aumento de escala, os ensaios foram conduzidos em dois biorreator de leito fixo, tendo-se como variáveis a vazão de ar e a umidade inicial do substrato, sendo que ambas afetaram a atividade enzimática, que atingiu 5,61 U/gss para M. anisopliae a 28 °C, em meio composto por 50% BC, 25% FT e 25% S, com umidade de 70%, vazão ar 180 L/h, cultivado por 5 dias, e 2,48 U/gss para T. indicae-seudaticae a 45°C, em meio composto por 50% BC, 25% FT e 25% S, com umidade de 70%, vazão ar 80 L/h, cultivado por 2 dias. Das enzimas produzidas, a de M. anisopliae apresentou valores muito baixos de transesterificação, descartando-a para a aplicação na obtenção de biodiesel, mas a de T. indicae-seudaticae mostrou-se promissora para esta aplicação / This study aimed to produce lipolytic enzymes through solid state fermentation (SSF) in a fixed-bed bioreactor, using Metarhirium anisopliae ICB 421 mesophilic fungi and Thermomucor indicae-seudaticae N31 thermophilic fungi, and sugar cane bagasse, wheat, and soybeans as substrate. The enzyme produced can be used for various industrial purposes, including biodiesel production. Tests for enzyme production initially performed in polypropylene and showed to M. anisopliae lipolytic activity of 13.71 U / gds at 28 ° C in medium composed of 50% BC, and 25% FT 25% S, with 70% humidity and cultivated for 5 days for T. indicae seudaticae lipolytic activity of 2.81 U / gds at 45 ° C in medium composed of 50% BC, and 25% FT 25% S, with 70% humidity and cultivated for 2 days. In these assays, the variables tested, medium composition, initial moisture, replacement of soybean oil by soybean meal and fermentation time, affected the activity of the enzymes obtained. Furthermore, as part of scaling, tests were conducted in a fixed bed bioreactor, testing again the process conditions for optimizing the production of lipase; the variables used in this step were air flow, and initial substrate moisture, both of which affect the enzymatic activity, that reached 5.61 U/gds to M. anisopliae at 28°C in medium composed of 50% BC, and 25% FT 25% S, with 70% humidity, air flow 180 L/h, for 5 days, and 2.48 U/gds for T. indicae-seudaticae at 45°C in medium composed of 50% BC, and 25% FT 25% S, with 70% humidity, air flow 80 L/h, for 2 days. . Enzymes produced, M. anisopliae showed very low transesterification, dismissing the application for obtaining biodiesel, but for T. indicae-seudaticae has shown promise for this application

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-10-28Bitstream added on 2014-06-13T19:58:42Z : No. of bitstreams: 1 ohe_thk_me_sjrp.pdf: 1283187 bytes, checksum: d1fe444617bfba3162dbba0b1f66080a (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A produção de biodiesel por catálise enzimática tem sido uma área de grande investigação, vários pesquisadores vem tentando otimizar diferentes parâmetros da reação de transesterificação, o tipo e a concentração da enzima utilizada, a razão molar álcool:óleo:água, temperatura, pH, tipo de solvente e ácidos graxos livres são alguns fatores importantes que influenciam esse tipo de reação. O presente trabalho tem como objetivo principal a produção de biodiesel por transesterificação de óleos vegetais com etanol anidro e hidratado utilizando cepas fúngicas termofílicas e lipase comercial em diferentes condições estequiométricas, tempo, teor de água, temperatura, agitação, superfície de contato e irradiação de ultrassom. As linhagens fúngicas Myceliophthora sp F2.1.3 e Thermomyces lanuginosus TO-05 foram selecionadas através da detecção de atividade lipolítica em placas de Petri com ágar e Rodamina B. Os extratos enzimáticos foram obtidos por fermentação em estado sólido para determinação das atividades de hidrólise e esterificação. E as imobilizações das hifas dos fungos Myceliophthora sp F2.1.3 e Thermomyces lanuginosus TO-05 foram realizadas em bucha vegetal, bagaço de cana de açúcar e farelo de soja e as imobilizações de lipases em quitosana. Os microrganismos Myceliophthora sp F2.1.3 e Thermomyces lanuginosus TO-05 apresentaram maiores atividades de hidrólise com as hifas imobilizadas em bagaço de cana de açúcar, 12 e 6 U/g, respectivamente. Nos ensaios para determinação da atividade de xv esterificação a hifa imobilizada em bagaço de cana de açúcar do Thermomyces lanuginosus TO-05 apresentou atividade de 107 U/g. A produção de biodiesel etílico foi realizada utilizando-se a enzima comercial LTL e as hifas imobilizadas em farelo de soja do fungo Thermomyces... / Biodiesel production by enzymatic catalysis have been widely area of research, several researchers have been trying to optimize different parameters of the transesterification reaction, source and concentration of enzyme, molar ratio of alcohol:oil:water, temperature, pH, type of solvent and free fatty acids are some important factor that influence this type of reaction. The main goal of the present work is the production of biodiesel by transesterification of vegetable oils with ethanol anhydrous and hydrated using thermophilic fungal strains and commercial lipase in different stoichiometric conditions, time, water content, temperature, stirring, surface contact and ultrasound irradiation. Strains of Myceliophthora sp F2.1.3 and Thermomyces lanuginosus TO-05 were screened by detection of lipolytic activity in Petri dishes with agar and Rhodamine B. Lipases were obtained by solid state fermentation and their hydrolysis and esterification activities was determined. The hyphae immobilization of Myceliophthora sp F2.1.3 and Thermomyces lanuginosus TO-05 was performed in loofah vegetable, sugar cane bagasse and soybean bran and lipase immobilization on chitosan. Microorganisms Myceliophthora sp F2.1.3 and Thermomyces lanuginosus TO-05 showed higher hydrolysis activities with the hyphae immobilized in sugarcane bagasse, 12 and 6 U/g, respectively. The hyphae immobilized in sugar cane bagasse from Thermomyces lanuginosus TO-05 showed sterification activity of 107 U/g. The production of ethylic biodiesel was performed using commercial enzyme LTL and immobilized hyphae in soybean bran from Thermomyces lanuginosus TO-05, wich showed higher transesterification yield. Yields above 10% were obtained with immobilized hyphae in soybean bran from Thermomyces lanuginosus TO-05 in biodiesel... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Roberto da Silva / Coorientador: Maurício Boscolo / Banca: Adriane Milagres / Banca: João Cláudio Thomeo / Resumo: O biodiesel é uma alternativa ao diesel convencional que pode ser produzido a partir da reação de transesterificação entre triglicerídeos presentes em óleos vegetais ou gordura animal e alcoóis, como o metanol ou etanol. Uma rota promissora desta reação é a catálise enzimática, utilizando lipases. Este trabalho teve objetivo de selecionar cepas fúngicas com capacidade de produzir enzimas lipolíticas com propriedade de transesterificação e a imobilização destas enzimas para produção de biodiesel etílico. Para selecionar as linhagens com atividade lipolítica, foram realizados zimogramas com corante Rodamina B. Foram selecionadas três cepas fúngicas termofílicas e dezoito mesofílicas. As atividades hidrolíticas das linhagens fúngicas selecionadas foram comfirmadas com substrato cromogênico, p-nitrofenil palmitato (pNPP). As linhagens pré-selecionadas foram submetidas ao teste de transesterificação com óleo de soja e etanol, e os produtos desta reação foram analisados por GC-FID. Uma cepa fúngica identificada como Acremonium sp P24 foi selecionada para dar continuidade ao trabalho. A lipase bruta produzida a partir do bagaço de cana de açúcar foi concentrada por ultrafiltração e apresentou atividade hidrolítica ótima a 35ºC. O processo de imobilização mais eficiente para a realização de síntese foi aquele em que se utilizou as hifas do fungo Acremonium sp P24 crescidas no próprio farelo de trigo como suporte. A análise de variância para os experimentos mostrou que entre as variáveis estudadas (temperatura de reação, razão molar óleo/álcool, concentração enzimática e razão v/v óleo/hexano), somente a concentração enzimática como variável significativa e indicou a concentração de 10 % de hifas imobilizadas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Biodiesel is an alternative to conventional diesel, which can be produced from the transesterification reaction of triglycerides found in vegetable oils or animal fat and alcohols such as methanol or ethanol. A promising route to this reaction is the enzymatic catalysis using lipases. This work aimed at selecting fungal strains capable of producing lipolytic enzymes with property of transesterification and immobilization of such enzymes for the production of ethylic biodiesel. In order to select strains with lipolytic activity, zymograms using dye Rhodamine B were performed. Three thermophilic and eighteen mesophilic fungal strains were selected. The hydrolytic activities of the selected fungal strains were confirmed by using chromogenic substrate p-nitrophenyl palmitate (pNPP). The pre-selected strains were then submitted to transesterification test with ethanol and soybean oil, and the products of such a reaction were analyzed by GC-FID. Only the fungal strain identified as Acremonium sp P24 was selected to carry out the work. The crude lipase produced from sugar cane bagasse was concentrated by ultrafiltration and showed optimal hydrolytic activity at 35°C. The most efficient immobilization process in order to carry out synthesis was the one in which hyphae of the fungus Acremonium sp P24 was used, they grown on wheat bran as support. Analysis of variance for the experiments showed that among the studied variables (reaction temperature, molar ratio of oil/alcohol, enzyme concentration and ratio v/v oil/hexane), only the enzymatic concentration as a significant variable and indicated a concentration of 10% of immobilized hyphae as an optimum point. However, experimentally speaking, the best biodiesel yield was 15.95%, using 7.75% immobilized hyphae, at 31.25°C, with 1:7.5 oil/alcohol molar ratio... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Hamilton Cabral / Banca: Eleonora Cano Carmona / Banca: Maria de Lourdes Teixeira de Moraes Polizeli / Resumo: Há um grande interesse no mercado de enzimas para descobertas de novas fontes para prospecção, tendo em vista que as enzimas de origem animal ou vegetal não suprem totalmente a demanda mundial. Desta forma busca-se não apenas novas fontes, mas também materiais fermentescíveis de baixo custo, assim agregando valor ao produto final. Neste trabalho investigou-se a produção de peptidase utilizando o fungo Aspergillus flavus, através de dois processos biofermentativos, sólido e submerso, usando farelo de trigo e meio complexo, respectivamente. Alguns parâmetros foram analisados para a obtenção de uma melhor produção. Para o bioprocesso fermentativo sólido foi investigado a influência da concentração de esporos, suplementação do meio com fontes adicionais de nitrogênio, temperatura e tempo. Obtivemos para essas variações a melhores condições quando o fungo era fermentado somente em farelo de trigo, sem suplementação de fontes adicionais de nitrogênio, com a proporção de 2,5x 10 6 esporos/ 5g meio a 30°C e em 96 horas de fermentação. Para o bioprocesso fermentativo submerso avaliamos a influência da concentração de esporos, suplementação do meio com fontes de carbono e com caseína, temperatura, pH e tempo. Obtivemos como melhores condições quando o fungo era fermentado em meio sem suplementação de fonte de carbono adicional, com 0,5% de caseína, 5x10 5 esporos/mL de meio a 30°C em pH 8 por 168 horas. Os extratos enzimáticos de ambos bioprocessos foram caracterizados bioquimicamente avaliando desta forma: pH ótimo, temperatura ótima e classe da peptidase. A partir desses dados foram realizados métodos cromatográficos para obtenção da peptidase pura e com essa amostra realizou-se a caracterização bioquímica funcional e a determinação dos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: There is a great interest by enzyme's market on discovery of new sources for prospecting, considering that the enzymes from animal or plant do not fully supply the global demand. Therefore, the research of new sources, is not only of new sources, but also fermentable material with low cost are also required, in order to add value to the final product. In this study it was investigated the production of peptidase using the fungus Aspergillus flavus, through two processes, solid and submerged fermentation, using wheat bran and complex media, respectively. Some parameters were analyzed to obtain the best production. In solid fermentation bioprocess were investigated the influence of spore concentration of supplementation of the medium with additional sources of nitrogen, temperature and time. We obtained for these variations the best conditions when the fungus was fermented wheat bran only, without supplementation of additional sources of nitrogen, with a density of 2.5 x 10 6 spores / 5 g medium at 30 ° C and 96 hours of fermentation. In the submerged fermentation bioprocess were evaluated the effect of spore concentration supplementation of the medium with carbon sources and with casein, temperature, pH and time. We obtained as best conditions when the fungus was fermented in medium without supplemental carbon source added with 0.5% casein, 5x10 5 spores / ml medium at 30°C at pH 8 for 168 hours. The enzymatic extracts obtained by these bioprocesses were biochemically characterized by testing optimum pH, optimum temperature and class of peptidase. From these data it was obtained a pure peptidase by using chromatographic methods and this sample was used for functional biochemical characterization and determination of kinetic parameters, using the peptide substrate of FRET. The fungus Aspergillus flavus... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre