A preocupação com o meio ambiente tem aumentado o interesse em torno da pesquisa e desenvolvimento de embalagens biodegradáveis. A hidrofilicidade característica destes filmes afeta as propriedades mecânicas e de barreira, limitando a sua utilização. A elaboração de filmes híbridos tem sido estudada como hipótese para melhorar estas pripriedades. Porém são escassos os trabalhos que relatam o desenvolvimento de embalagens biodegradáveis híbridas organo-inorgânicas para alimentos. Neste contexto, foi proposta a preparação de filmes biodegradáveis usando a técnica de casting, utilizando como base amido de mandioca e glicerol, com incorporação de precursor alcóxido contendo silício (TEOS) em diferentes concentrações e diferentes técnicas de solubilização. A adição do TEOS visa incorporar ao sistema fases de sílica para modificar propriedades dos filmes. Os materiais foram caracterizados por técnicas de FTIR, MEV, TGA, opacidade, solubilidade em água, grau de intumescimento, PVA, e propriedades mecânicas. A adição de TEOS mostrou-se mais eficaz quando passou por processo de pré-hidrólise antes da incorporação à solução filmogênica, interferindo significativamente nos resultados das análises mecânicas, óticas e de barreira. Nas micrografias do MEV verificou-se que as fases de sílica estavam uniformemente incorporadas ao polímero, porém apresentando domínios micrométricos. Os filmes híbridos biodegradáveis produzidos apresentam propriedades satisfatórias sendo viável a continuidade de pesquisas nessa área, visando o melhoramento do processo e futura aplicação como embalagem de alimentos na forma de filmes ou embalagens rígidas. / Concern about the environment has increased interest in the research and development of biodegradable packaging. The characteristic hydrophilicity of these films affects the mechanical and barrier properties, limiting their use. The elaboration of hybrid films has been studied as a hypothesis to improve these properties. However, there are few reports about development of biodegradable hybrids films, organic-inorganic for food. In this context, it was proposed the preparation of biodegradable films using the casting technique, based on cassava starch and glycerol, with incorporation of an alkoxide precursor containing silicon (TEOS) in different concentrations and solubilization techniques. The addition of TEOS aims to incorporate silica phases into the system to improve film properties. The materials were characterized by FTIR, SEM, TGA, opacity, water solubility, swelling, WVP and mechanical properties. The addition of TEOS was more efficient when it underwent prehydrolysis before incorporation into the film-forming solution, significantly interfering with the results of the mechanical, optical and barrier analyzes. In SEM micrographs it was found that the silica phases were uniformly incorporated into the polymer, however presenting micrometric domains. The films produced have satisfactory properties in the elaboration of biodegradable hybrid films, being viable the continuity of researches in this area, intending at the improvement of the process and future application as food packaging in the form of films of rigid packaging.

A utilização de bioinseticida à base de Bacillus thuringiensis tem se mostrado eficaz no combate às larvas de insetos veiculadores de doenças como a dengue, elefantíase e malária. O bioinseticida apresenta alta especificidade, ausência de resistência nos insetos alvos e baixo impacto ambiental comparado aos inseticidas químicos. Porém, a difusão do uso de bioinseticida apresenta alguns desafios como o custo da produção e da formulação. O levedo excedente da indústria cervejeira pode tornar a produção do bioinseticida economicamente viável devido ao seu baixo custo, assim como o glicerol, resíduo da produção de biodiesel. A escolha adequada dos componentes do meio de cultivo é essencial para o sucesso de um produto e deve ser realizada buscando-se obter uma alta produtividade com o menor custo. Além disso, no caso do bioinseticida, os componentes do meio exercem uma grande influência no crescimento e na síntese de toxinas pela bactéria. No presente trabalho, propôs-se formular um meio de cultivo para Bacillus thuringiensis var. israelensis utilizando levedo de cerveja e glicerol proveniente da fabricação de biodiesel, visando obter um meio fermentado com elevada toxicidade e de menor custo, comparado aos obtidos atualmente. Inicialmente foi definido um procedimento de preparo do extrato de levedo de cerveja. Constatou-se que o melhor método consiste da esterilização da suspensão de levedo de cerveja (121 ºC por 20 minutos) seguida de filtração qualitativa. Foi definida também a faixa de concentração de extrato de levedo de cerveja que seria utilizada no estudo de composição do meio (10 g/L a 30 g/L). Os ensaios foram realizados em frascos Erlenmeyer de 1000 mL em incubadora de movimento recíproco. Os componentes do meio de cultivo (glicerol residual, extrato de levedo de cerveja, KNO3, CaCl2.2H2O, MgSO4.7H2O, MnSO4, K2HPO4 e KH2PO4) foram avaliados segundo um planejamento experimental e, nas condições estudadas, não exerceram influência significativa sobre a produção de toxinas. Definiu-se então a composição do meio de fermentação em termos de fonte de carbono e nitrogênio. O glicerol e o extrato de levedo de cerveja não exerceram influência significativa sobre o consumo de substrato pela bactéria. Quanto à concentração celular máxima, o aumento da concentração de glicerol apresentou efeito negativo, enquanto o aumento da concentração de extrato de levedo de cerveja apresentou efeito positivo. Embora as concentrações das fontes de carbono e nitrogênio não tenham sido significativas para a atividade larvicida, a interação entre os fatores foi significativa em seu nível negativo. O melhor resultado quanto à atividade larvicida do meio foi apresentado pelo meio composto por 10 g/L de glicerol residual, 30 g/L de extrato de levedo de cerveja, 5 g/L de KNO3, 0,12 g/L de CaCl2.2H2O, 1,5 g/L de MgSO4.7H2O, 0,09 g/L de MnSO4, 1,5 g/L de K2HPO4 e 1,5 g/L de KH2PO4. Essa mesma composição de meio de cultivo foi testada em um ensaio em biorreator, obtendo-se um meio fermentado mais eficiente que o ensaio realizado em incubadora, e com CL50 de 2,43 µL. / The use of bioinsecticide based on Bacillus thuringiensis has been shown to be effective against larvae of insects able to spread diseases such as dengue, malaria and elephantiasis. The bioinsecticide has high specificity, absence of resistance in target insects and low environmental impact compared to chemical insecticides. However, there are some challenges in the way of widespread use of bioinsecticide, such as the costs of production and formulation. The surplus yeast from the brewing industry can make the production of bioinsecticide economically feasible due to its low cost, as well as the residual glycerol from the biodiesel production. The proper choice of the components of the culture medium is essential for the success of a product and must be carried out in order to obtain a high productivity at the lowest cost. Furthermore, in the case of bioinsecticide, medium components have a major influence on the growth and synthesis of toxins by the bacteria. In the present study it was proposed the formulation of a fermentation medium for Bacillus thuringiensis var. israelensis using brewer\'s yeast and glycerol from the biodiesel manufacturing, seeking to obtain a fermented broth with high toxicity and lower cost compared to those currently obtained. Initially it was defined a procedure to prepare the extract of brewer\'s yeast. It was found that the best method is the sterilization of the brewer\'s yeast suspension (121 °C for 20 minutes) followed by qualitative filtration. The range of brewer\'s yeast extract concentration to be used in the study of the medium composition was also defined (10 g/L to 30 g/L). Assays were performed in 1000 mL Erlenmeyer flasks in a reciprocal motion shaker. The components of the medium (glycerol waste, brewer\'s yeast extract, KNO3, CaCl2.2H2O, MgSO4.7H2O, MnSO4, K2HPO4 e KH2PO4) were evaluated according to an experimental design and, considering the studied conditions, they did not have significant influence on the toxin production. Thus, the composition of the fermentation medium was defined in terms of nitrogen and carbon source. Glycerol and brewer\'s yeast extract did not have any significant influence on the substrate consumption by the bacteria. For the maximum cell concentration, the increase of glycerol concentration showed a negative effect, while increasing the concentration of brewer\'s yeast extract showed a positive effect. Although the concentrations of carbon and nitrogen sources were not significant for the larvicidal activity, the interaction between such factors was significant in its negative level. The best result of larvicidal activity was shown by the following medium: 10 g/L of residual glycerol, 30 g/L of brewer\'s yeast extract, 5 g/L of KNO3, 0.12 g/L of CaCl2.2H2O, 1.5 g/L of MgSO4.7H2O, 0.09 g/L of MnSO4, 1.5 g/L of K2HPO4 and 1.5 g/L of KH2PO4. This same composition of the culture medium was tested in a bench fermenter, resulting in a more efficient fermented broth than the one obtained in shaker flask, and with LC50 of 2.43 µL.

O glicerol é um dos resíduos mais abundantes na produção do biodiesel e sua disponibilidade está atrelada diretamente à intensidade de produção do biocombustível. Apesar da diversidade de aplicações industriais para o glicerol, a procura de novos usos é estimulada pela crescente disponibilidade e forte diminuição do seu custo. Desta forma, este trabalho procurou contribuir com uma nova alternativa para a aplicação do excesso deste poliálcool, propondo sua esterificação com o ácido caprílico - um antimicrobiano natural. A produção de monocaprilina, dicaprilina e tricaprilina a partir da esterificação do glicerol com ácidos graxos utilizando a lipase imobilizada Lipozyme RM IM sn-1,3 específica teve seu rendimento otimizado por um planejamento experimental do tipo DCCR - Delineamento Composto Central Rotacional. Assim, dois fatores foram considerados no planejamento experimental: temperatura e proporção molar de ácido caprílico. Estas variáveis foram estabelecidas em dois níveis nos seguintes intervalos: a temperatura variou de 30 a 70°C e a proporção molar (ácido caprílico:glicerol) de 2:1 a 6:1, resultando em 11 experimentos. O tempo foi fixado em 6 horas. A porcentagem total de acilgliceróis pode ser obtida tanto por titulação quanto por cromatografia gasosa. O planejamento experimental demonstrou ser eficiente, pois, obteve-se alto rendimento em produtos na maioria dos experimentos, onde se pôde notar que a melhor condição para produção de caprilinas ocorreu quando se combinou baixa temperatura e baixa proporção molar de ácido caprílico no substrato glicerol. As análises quantitativas revelaram que o melhor rendimento resultou em 87,8% de caprilinas. Adicionalmente, a síntese de caprilinas foi estudada em dois tipos de reatores descontínuos: munido ou não de membrana de microfiltração, para avaliar a possibilidade de reuso do biocatalisador. As reações ocorreram na melhor condição experimental do planejamento proposto e em três ciclos de bateladas sucessivas. A membrana de microfiltração aliada à enzima imobilizada demonstrou ser um instrumento importante para diminuir o custo da reação visto que, com seu uso a enzima reteve 82,7% de sua atividade inicial. / Glycerol is one of the most abundant residues in biodiesel production and its availability is directly linked to the intensity of biofuel production. Despite the diversity of industrial applications for glycerol, the demand for new uses is stimulated by increasing the availability and strong decrease of its cost. Thus, this study intended to propose a new alternative for using this polyalcohol, through its esterification with caprylic acid - a natural antimicrobial. The reaction was catalyzed by immobilized lipase (Lipozyme RM IM, sn-1-3 specific®) resulting mono, di and tricaprylin. The reactions were designed by using the statistical method called \"Delineation Central Composite Rotational (DCCR)\". Taking into account the variation of two parameters, i.e., temperature (from 30ºC to 70ºC) and molar ratio caprylic acid/glycerol (from 2:1 to 6:1) the DCCR pointed to the realization of eleven tests. The time was set at 6 hours. The total percentage of acylglycerols were obtained either by titration or by gas chromatography. The experimental design showed to be efficient because a high yield was achieved in most of the experiments, and the best condition for caprylins production occurred when low temperature and low caprylic acid/glycerol molar ratio were combined. Quantitative analysis revealed that the best yield resulted in 87.8% of caprylins. Additionally, caprilyns synthesis was studied by using a batch reactor coupled or not with microfiltration membrane. The reactions were performed under the best experimental condition pointed out by the DCCR and the enzyme reutilized threefold through successive batches. After that the enzyme retained about 83% of its original activity.

O nitrogênio desempenha função essencial na fisiologia das leveduras e em fermentações com alta concentração de açúcares propicia maior rendimento, eficiência e produtividade, além de proteger as células de levedura dos estresses osmóticos provocados pelas altas concentrações de açúcar e de etanol. Com o objetivo de verificar a influência da suplementação nitrogenada nos parâmetros fermentativos, mostos contendo caldo de cana concentrado a 25, 30 ou 35° Brix e suplementados ou não com ureia (16 mM) ou fosfato de amônio (24 mM), foram fermentados a 30°C por leveduras Saccharomyces cerevisiae (linhagens PE-2 ou CAT-1) em 6 ciclos consecutivos de 24h. Ao final de cada ciclo, foram analisados: a massa úmida (biomassa) por pesagem após a centrifugação; a viabilidade celular pelo método de coloração com eritrosina e a concentração de etanol em densímetro digital (Anton Paar DMA 4500), após destilação das amostras por arraste de vapor em destilador Tecnal TE-012 e açúcar por cromatografia líquida (HPLC). A concentração de nitrogênio total utilizável foi determinada pelo método da ninidrina, utilizando glicina como padrão. Em mosto contendo 30°Brix, a linhagem CAT-1, produziu teores de etanol, em média, de 12,9, 17,1 e 14,4% (v/v), respectivamente, nos tratamentos controle (T1) ou suplementado com ureia (T2) ou fosfato (T3). Nesta condição, a linhagem PE-2, produziu 14,9 (T1), 15,8 (T2) e T3 15,8% (v/v) e a massa úmida da CAT-1 aumentou de 7% para 16%, na presença de fosfato. Na fermentação do mosto 35°Brix, pelas duas linhagens, a suplementação com fosfato (T3) propiciou maior produção de etanol, aumento de massa úmida e manutenção da viabilidade celular. A levedura CAT-1, no tratamento com 30° Brix, produziu mais glicerol no tratamento com fosfato de amônio sendo quase 1g de glicerol por cada 1g de biomassa produzida. A suplementação com ureia teve efeitos benéficos na fermentação VHG possibilitando uma produção maior de etanol, e uma produção menor de glicerol face às outras suplementações nitrogenadas. / Nitrogen plays an essential role in the physiology of yeast and fermentation of high concentration sugars. It provides higher yield, efficiency and productivity, as well as protects yeast cells from osmotic stress caused by high concentrations of sugar and ethanol. To evaluate the influence of nitrogen supplementation on fermentative parameters, must containing concentrated sugarcane juice to 25, 30 or 35°Brix and supplemented or not with 16 mM urea or 24 mM ammonium phosphate were fermented at 30°C by PE-2 or CAT-1 yeast strains of Saccharomyces cerevisiae into 6 consecutive cycles of 24h. At the end of each cycle, cell viability by staining with erythrosine method, wet mass (biomass) by weighing; and the ethanol concentration in digital densitometer, after samples distillation were analyzed. The concentration of total usable nitrogen was determined by the ninhydrin using glycine as standard. In 30°Brix wort, CAT-1 strain produced averaged 12.9, 17.1 and 14.4% (v/v) of ethanol concentration, respectively, in the (T1) control or with (T2) urea or (T3) phosphate supplemented treatments. In this condition, the PE-2 strain produced 14.9 (T1), 15.8 (T2) and T3 15.8% (v / v) and the wet weight of CAT-1 increased from 7% to 16%, in the presence of phosphate. In the fermentation of the must 35°Brix by the two strains, supplementation with phosphate (T3) led to increased ethanol production, increased wet weight and maintenance of cell viability. CAT-1 strain, in 30°Brix, produced more glycerol upon treatment with ammonium phosphate being about 1 g glycerol per 1 g of biomass produced. Supplementation with urea had beneficial effects on VHG fermentation enabling increased production of ethanol, and a lower production of glycerol against other nitrogen supplementation.

O 1,3-propanodiol (PDO) é um composto químico com muitas aplicações industriais, como síntese de polímeros de tereftalatos, cosméticos e lubrificantes, dentre outros. Este composto pode ser produzido biotecnologicamente a partir do glicerol em condições de anaerobiose. Os principais produtores naturais de PDO são bactérias dos gêneros Klebsiella e Clostridium. No entanto, estes microrganismos podem apresentar riscos à saúde humana, sendo considerados oportunistas e, por isso, requerendo cuidados especiais que dificultam seu emprego em escala industrial. Uma alternativa está no uso de Lactobacillus sp., bactérias que realizam altas conversões de glicerol a PDO e não apresentam estes inconvenientes. Neste estudo, buscou-se melhorar a produtividade da transformação de glicerol em PDO por Lactobacillus reuteri, através de diferentes tipos de bioprocessos. Para isso, o microrganismo foi cultivado em meio MRS (com glicose) contendo glicerol como cosubstrato. Realizaram-se experimentos em batelada, batelada repetida e em processo contínuo (quimiostato) sob diferentes condições. Os melhores resultados foram obtidos nos processos em batelada repetida e em quimiostato. Nos ensaios em batelada repetida, a melhor condição foi nos cultivos em que houve decantação de células. Nesta condição, a produtividade (QPDO) superou em quase 3 vezes o ensaio em batelada comum (4,12 g.L-1.h-1). Em quimiostato, a produtividade alcançada sob a taxa de diluição de 0,5 h-1 foi 20% maior do que o melhor resultado em batelada repetida (4,88 g.L-1.h-1). Estes valores de produtividade são os maiores reportados na literatura até o momento. Além disso, os resultados indicam que o processo em quimiostato não é limitado pelo substrato, mas sim pela concentração de lactato produzido. / 1,3-propanediol (PDO) is a high-value chemical compound which has many industrial applications, such as synthesis of polymers of terephthalates, cosmetics and lubricants, among others. This compound can be produced biotechnologically from glycerol in anaerobiosis. The main natural producers of PDO are bacteria from genera Klebsiella and Clostridium. However, these microorganisms could be dangerous to human health, considered opportunistic and therefore require special care when manipulated on an industrial scale. An alternative is the use of Lactobacillus sp., bacteria which achieve high conversions of glycerol to PDO and do not present these problems. In this study, we aimed to improve the yield of PDO by Lactobacillus reuteri through different types of bioprocesses. For this, the microorganism was grown in MRS medium (with glucose) containing glycerol as co-substrate. Experiments were performed in batch run, repeated batch and continuous mode (chemostat) under different conditions. The best results were found in repeated batch run and chemostat mode. In repeated batch runs, the best condition was found in cultures with settling of cells. In this condition, the productivity (QPDO) reached almost 3 times the value of the simple batch run (4.12 g.L-1.h-1). In chemostat mode, the productivity reached, in the dilution rate of 0.5 h-1, was 20% higher than the best result obtained in repeated batch mode (4.88 g.L-1.h-1). These productivity values are the highest reported in the literature until this date. Furthermore, the results indicate that the chemostat process is not limited by the substrate, but by the concentration of produced lactate.

A presente tese foi desenvolvida com objetivo de avaliar a utilização dos subprodutos do processamento do óleo de soja (OS) (óleo ácido de soja -OAS, lecitina - LEC) e do biodiesel (glicerol - GLI) na alimentação de frangos de corte. Dois estudos foram conduzidos para determinar EMA destes subprodutos e suas combinações. Foram usados 390 frangos de corte machos com 21 d para cada experimento distribuídos em um delineamento experimental inteiramente casualizado com arranjo fatorial com 4 fontes de gordura e 3 níveis de inclusão mais uma dieta basal sem suplementação de gordura. Cada experimento foi composto por 13 tratamentos dietéticos com 6 repetições de 5 aves por repetição. No primeiro ensaio foi usado: OAS, GLI e LEC, bem como uma mistura contendo 85% OAS, 10% GLI e 5% LEC (MIS). As proporções das fontes de energia na mistura foram semelhantes à encontrada no óleo de soja bruto. No segundo ensaio foi usado quatro diferentes misturas destas fontes de energia sendo elas: 85% OAS e 10% GLI; 80% OAS e 15% GLI; 75% OAS e 20% GLI e 70% OAS e 25% GLI, em todas as misturas estabeleceu-se 5% LEC. Os tratamentos dietéticos foram formados pela adição de cada fonte energética suplementar aos níveis de 0% (100% da dieta basal (DB), 2% (98% DB + 2% fonte de energia), 4% (96% DB + 4% fonte de energia) ou 6% (94% DB + 6% fonte de energia) Nos dois ensaios foi realizado coleta total de excretas por 72h. Aos 28 dias de idade no final do período experimental um frango por repetição foi abatido para coleta do fígado e coleta de sangue para análise de glicerol e triglicérides plasmático e enzima hepática glicerol quinase. Para os dois experimentos houve diferença estatística entre as fontes energéticas (P<0,05). No primeiro ensaio a mistura das três fontes (85:10:5) mostrou melhor valor de EMA, no entanto no segundo experimento a mistura de 80% OAS 15% GLI e 5% LEC apresentou melhor valor quando comparado as demais misturas. Para a concentração de glicerol e triglicerídeos plasmático, assim como para a atividade da enzima glicerol quinase, houve interação entre as fontes e o nível de inclusão (P<0,05). A medida que aumentou o nível de inclusão aumentou-se a concentração de glicerol no plasma e diminuiu a atividade da enzima, no entanto, isto não foi suficiente para saturar a enzima. Em conclusão, os tratamentos mostraram que a mistura de subprodutos do óleo de soja e do biodiesel podem ser usadas como fontes energéticas em dietas de frangos de corte sem acarretar problemas no metabolismo normal do glicerol. / This thesis was carried out to evaluate the utilization of soybean oil (SO) (acidulated soap stock - ASS, lecithin - LEC) and biodiesel (glycerol - GLY) in broiler feeds. Two studies were conducted to determine AME these byproducts and their combinations. At total of 390 21-d-old male broilers were utilized for each experiment distributed in a completely randomized design with factorial arrangement of 4 fat sources and 3 levels of inclusion plus the basal diet without any fat source. Each study contained 13 dietary treatments with 6 replicates of 5 chickens per replicate. In the first experiment, the fat sources used were OAS, GLY and, LEC as well as a mixture (MIX) containing 85%, 10% and 5% respectively. The proportions of energy sources in the mix were similar to that found in crude soybean oil. In the second experiment, it was used four different mixtures of these energy sources, which are, 85% ASS: 10% GLY; 80% ASS: 15% GLY; 75% ASS: 20% GLY and 70% ASS: 25% GLY in all mixtures was fixed 5% LEC. The experimental treatments consisted of addition of each supplemental fat source at the levels of 0% (100% of basal diet (BD)), 2% (98% BD + 2% fat source), 4% (96% BD + 4% fat source) or 6% (94% BD + 6% fat source). The total excreta collection was conducted for 72h. At 28 days of age, the end of the study period one chicken by repetition was slaughtered to collect the liver and blood collection for analysis of plasmatic glycerol and triglycerides and the liver was used for analysis of glycerol kinase enzyme For both experiments was observed statistical difference between energy sources (P <0.05) in the first experiment the mixture of the three sources (85:10: 5) showed best value of AME, however, in the second experiment the mixture of 80% OAS GLI 15% and 5% LEC showed better value when compared to the other mixtures. For the concentration of plasma glycerol and triglycerides, as well as the activity of the enzyme glycerol kinase, there was an interaction between the sources and the inclusion level (P <0.05). As we increased the level of inclusion increased the concentration of glycerol in plasma and decreased enzyme activity, however, this was not enough to saturate the enzyme. In conclusion, the treatment showed that the mixture of soybean oil and biodiesel by-products could be used as energy sources in broiler diets without causing problems in the normal metabolism of the glycerol.

O presente trabalho teve como objetivo principal a avaliação do regime operacional semicontínuo para a produção de hidrogênio e ácidos graxos voláteis, utilizando glicerol como substrato e inóculo misto. Em um teste preliminar em batelada, foi avaliado o potencial de produção de hidrogênio deste substrato, comparando com sacarose, utilizando inóculo natural e direto. Foram verificados resultados satisfatórios, com parâmetros de desempenho semelhantes e até superiores aos obtidos com sacarose, quando utilizada a inoculação direta. Sendo assim, dois reatores semi-contínuos foram operados durante 132 dias, empregando biomassa suspensa, e glicerol nas concentrações de 10 e 50 g/L. O inóculo empregado foi oriundo de reator anaeróbio, submetido a tratamento térmico. Para comparação dos resultados dos reatores semi-contínuos, outros dois reatores foram operados de forma contínua, durante 62 dias, sob as mesmas condições já descritas, exceto pela presença de meio suporte para aderência da biomassa. O tempo de detenção hidráulico testado foi 1 d em ambos os regimes operacionais propostos, sendo e o tempo de detenção celular dos reatores semi-contínuos de 1,5 d. Os indicadores de desempenho avaliados foram eficiência de conversão do substrato, volume, produtividade e rendimento de hidrogênio, bem como distribuição mássica de ácidos graxos voláteis e grau de acidificação. Também foi verificada a diversidade microbiana nos reatores semi-contínuos e contínuos. Os principais ácidos graxos formados nos reatores semicontínuos foram acético e butírico, e nos contínuos, propiônico. No início do experimento, foi verificada elevada produção de biogás e hidrogênio nos reatores semi-contínuos, com queda dos valores no decorrer do teste, sendo mais pronunciada no reator com maior concentração afluente de glicerol. Já os reatores contínuos, desde o início do teste, apresentaram baixa produção de gás, o que consequentemente resultou em baixíssimos valores de rendimento e produtividade de hidrogênio. Os reatores semi-contínuos apresentaram satisfatória produtividade volumétrica quando a menor concentração de glicerol foi empregada, alcançando o valor máximo de 2928 mL H2/L.d, e baixo rendimento, em torno de 0,1 mol H2/mol glicerol. Foi possível associar a elevada produção hidrogênio e ácidos graxos voláteis nos reatores semi-contínuos com o gênero Enterobacter. Já a baixa produção foi vinculada ao gênero Clostridium. Nos reatores contínuos, foi verificada a influência da família Veillonellaceae (Pectinatus), que são produtores de ácido propiônico. / The purpose of the present work was to evaluate the semi-continuous operational regime for production of hydrogen and volatile fatty acids, using glycerol as substrate and mixed inoculum. The hydrogen production potential from glycerol was evaluated by a preliminary batch test using natural and direct inoculum, and the results were compared with sucrose. Satisfactory hydrogen production results from glycerol were observed when direct inoculation was used, with similar and even better values when compared to sucrose. Two semi-continuous reactors were operated, during 132 days, with suspended biomass and glycerol at concentrations of 10 and 50 g/L. The inoculum was from an anaerobic reactor, submitted to thermal treatment. Two other reactors were operated continuously for 62 days as a comparison for the results of the semi-continuous reactors. The same conditions were applied, except for the presence of support medium for biomass adherence. The hydraulic detention time tested was 1 d in both operating regimes, and the semi-continuous reactors cell detention time was 1.5 d. The evaluated performance indicators were substrate conversion efficiency, volume and hydrogen yield, as well as mass distribution of volatile fatty acids and acidification degree. Microbial diversity was also evaluated in semi-continuous and continuous reactors. The main fatty acids formed were acetic and butyric in the semicontinuous, and propionic in the continuous reactors. There was a high production of biogas and hydrogen in the semi-continuous reactors at the beginning of the experiment, with rates dropping during the test, mainly in the reactor with higher affluent glycerol concentration. The continuous reactors presented low gas production from the beginning of the test, which resulted in extremely low values of hydrogen yield. The semi-continuous reactors presented satisfactory volumetric productivity when the lowest concentration of glycerol was used, reaching a maximum value of 2928 mL H2/L.d, and low yield, around 0.1 mol H2 / mol glycerol. It was possible to associate the high production of hydrogen and volatile fatty acids in the semi-continuous reactors with the genus Enterobacter. The low hydrogen production was related to the genus Clostridium. The continuous reactors were influenced by the presence of Veillonellaceae (Pectinatus) family, which are propionic acid producers.

No presente trabalho, foram sintetizadas nanopartículas mono e bimetálicas de ouro e prata ancoradas em carbono (Au/C, Ag/C e AgxAu1-xC) empregando-se o glicerol em meio alcalino como agente redutor. Os materiais produzidos foram caracterizados por Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X (EDX), Difratometria de Raios X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). As avaliações da atividade eletrocatalítica foram realizadas por Cronoamperometria e Voltametria Cíclica. No estudo do mecanismo da eletro-oxidação do glicerol, propano-1,2-diol e propanol empregou-se a técnica de Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier in situ (FTIR in situ). O tamanho médio das nanopartículas, medidas por MET, são de 40,4 nm (Ag/C), 6,8 nm (Au/C), 5,7 nm (Ag25Au75/C), 5,3 nm (Ag50Au50/C) e 4,9 nm (Ag75Au25/C). Para os bimetálicos, observou-se que com o aumento da quantidade de ouro presente nos catilisadores, obteve-se um aumento na atividade eletrocatalítica nas mesmas proporções para oxidação dos alcoóis. A prata por si só não apresentou atividade significativa para a oxidação dos alcoóis. Dentre os alcoóis estudos, o glicerol apresentou o menor potencial de inicio de oxidação (0,65 V), utilizando-se Au/C, seguido pelo propano-1,2-diol (0,67 V) e propanol (0,75 V). A maior densidade de corrente anódica foi observada para o álcool com menor pKa e com maior número de hidroxilas. Formato, oxalato e glicolato foram os principais produtos da reação de oxidação do glicerol sobre Au/C. Para a oxidação propano-1,2-diol os produtos majoritários foram hydroxiacetona e o acetato e para a oxidação do propanol foi o propanoato, ambos também sobre sobre Au/C como indicado pelos experimentos de FTIR in situ. / In the present study, gold and silver mono- and bimetallic nanoparticles anchored on carbon (Au/C , Ag/C and AgxAu1-x/C ) were synthesized using glycerol in alkaline medium as a reducing agent. The materials obtained were characterized by Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy, X-Ray Diffraction and Transmission Electron Microscopy. The evaluation of the electrochemical performance was conducted by Chronoamperometry and Cyclic Voltammetry. In Situ Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR in situ) was performed to study the mechanism of electro-oxidation of glycerol, 1,2-propanediol and propanol. The average size of the nanoparticles, calculated from TEM, are 40.4 nm (Ag/C), 6.8 nm (Au/C), 5.7 nm (Ag25Au75/C), 5.3 nm (Ag50Au50/C) and 4.9 nm (Ag75Au25/C). For the bimetallic, it was observed that with increasing the amount of gold present in catilisadores was obtained an increase in the electrocatalytic activity to the same extent for oxidation of alcohols. Among the alcohols, the glycerol oxidation catalyzed by Au/C showed the lower onset oxidation potential (0.65 V) followed by propane-1,2-diol (0.67 V) and propanol (0.75 V). The anodic current density was higher for the alcohol with lower pKa and greater number of hydroxyl groups. Format, oxalate and glycolate were the main products of the glycerol oxidation using Au/C. For the 1,2-propanediol oxidation the hydroxiacetona and acetate were the major products; and for the propanol oxidation was propanoate, both also on Au/C as indicated by the in situ FTIR experiments.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2017-02-08T14:39:09Z No. of bitstreams: 1 Felipe Costa Almeida.pdf: 906567 bytes, checksum: 56e2db3d9385785462dcff3582c0c339 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-08T14:39:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Felipe Costa Almeida.pdf: 906567 bytes, checksum: 56e2db3d9385785462dcff3582c0c339 (MD5) Previous issue date: 2013-02-26 / This work aimed to study fertility of sperm obtained from epididymis tail of Nelore bulls and subjected to cryopreservation in extenders with three different concentrations of glycerol, and stabilization times at 5 °C and antioxidants addition to semen extender. Epididymides were obtained from slaughterhouse up to one hour after the death of the animal, placed in individual plastic bags and transported in box at room temperature (28 °C). At the laboratory, spermatozoa were recovered from epididymis tail using flotation technique and then diluted in Tris-yolk egg. In experiment 1 three concentrations of glycerol (3%, 5% and 7%) was evaluated at different stabilization times (0h, 2h and 4h). In the second experiment was evaluated the effect of adding enzymatic antioxidants in epididymal spermatozoa cryopreservation, resulting in following experimental groups: (Control; CAT 50 and 100 U/mL, and SOD 50 and 100 U/mL) at a concentration of 60 x 106 sperm/mL, packaged in straws (0.25 mL) and frozen in automated system. In both experiments, semen samples were thawed at 37 °C/30 sec was evaluated for plasma membrane integrity (PMi), acrosomal integrity (Aci), mitochondrial membrane potential (MMP) and sperm kinematics. In Experiment 1, PMi and Aci analyzes demonstrated values lower (P<0.05) for glycerol 3%, at stabilization time at 4h compared to other times. In kinematic evaluation, sperm values were lower (P<0.05) for BCF parameter in glycerol 3% and 7% groups at 2h of stabilization time compared to glycerol 5%; for ALH, glycerol 3% group in stabilization time at 4h demonstrated lowest (P<0.05) compared to other groups. Glycerol 5% group, settling time 0h, showed lower values (P <0.05) for the hPMM and Aci parameters, when compared to other groups. For IVF experiment, only glycerol 5% at stabilization time at 4h was used. Forty percents of embryonic viability were obtained from oocytes used. In experiment 2, parameters of MT, MP, VCL, VSL, VAP, STR, ALH and BFC did not differ (P> 0.05) between control and treated groups. However, significant differences (P <0.05) were observed between groups for Linearity (LIN) and oscillation index (WOB), being less than 100 SOD treatment (P<0.05) than other groups. Addition of SOD 100 determined lower (P<0.001) percentages of blastocysts post-cleavage. Based on results of kinematic and in vitro fertilization, it is possible to conclude that spermatozoa cryopreservation obtained from epididymis tail of bulls should be performed using extender with glycerol at 5% of concentration and stabilization time at 5 °C during 4h. Addition of CAT concentrations of 50 and 100 U/mL and SOD at concentration of 50 U/mL did not affect the sperm quality. Addition of SOD at a concentration of 100 U/mL reduces fertility of epididymal sperm after cryopreservation. However, it is noteworthy that sperm obtained from epididymis tail of bulls can be successfully used in IVF programs. / Este trabalho teve como objetivo estudar a fertilidade de espermatozoides obtidos da cauda do epidídimo de touros da raça Nelore e submetidos à criopreservação em diluentes com três diferentes concentrações de glicerol, tempos de estabilização a 5 °C e adição de antioxidantes ao diluidor de sêmen. Os epidídimos foram obtidos em matadouro, até uma hora após a morte do animal, colocados em sacos plásticos individuais e transportados em caixa térmica em temperatura ambiente (28 ºC). No laboratório, os espermatozoides foram recuperados da cauda do epidídimo utilizando a técnica de flutuação e, a seguir, diluídos em Tris-gema. No experimento 1 foi avaliado diferentes concentrações de glicerol (3%, 5% e 7%) em diferentes tempos de estabilização (0h, 2h e 4h). No experimento 2 foi avaliado o efeito da adição de antioxidantes enzimáticos na criopreservação de espermatozoides epididimários, constituindo os seguintes grupos experimentais: (Controle; CAT 50 e 100 U/mL; SOD 50 e 100 U/mL), na concentração de 60 x 106 espermatozoides/mL, acondicionados em palhetas (0,25 mL) e congelados em método automatizado. Em ambos os experimentos, as amostras de sêmen foram descongeladas a 37 °C/ 30 s e avaliadas quanto a integridade de membrana plasmática (iMP), integridade acrossomal (iAc), potencial de membrana mitocondrial (PMM) e cinética espermática. No experimento 1, as análises de iMP e iAc apresentaram valores inferiores (P<0,05) para o glicerol 3%, no tempo de 4h em comparação aos demais tempos de estabilização. Na avaliação da cinética espermática, foram encontrados valores inferiores (P<0,05) para o parâmetro BCF nos tratamentos glicerol 3% e 7%, no tempo de 2h em comparação ao do glicerol 5%; para ALH, o grupo glicerol 3%, no tempo 4h de estabilização apresentou menor valor (P<0,05) em relação aos demais grupos. O grupo glicerol 5%, no tempo de estabilização 0h, apresentou valores inferiores (P<0,05) para os parâmetros de aPMM e iAc, quando comparado aos demais grupos. Para a FIV foi utilizado o grupo glicerol 5%, no tempo de estabilização 4h. Foram obtidos 40% de viabilidade embrionária dos oócitos utilizados. No experimento 2, os parâmetros de MT, MP, VCL, VSL, VAP, STR, ALH e BFC não diferiram (P>0,05) entre o grupo controle e os grupos tratados. Todavia, diferenças significativas (P<0,05) foram observadas entre os grupos para Linearidade (LIN) e no índice de oscilação (WOB), sendo o tratamento SOD 100 inferior (P<0,05) aos demais grupos. A adição de SOD 100 determinou ainda menores (P<0,001) porcentagens de blastocistos pós-clivagem. Com base nos resultados de cinética e fertilização in vitro, é possível concluir que a criopreservação de espermatozoides obtidos da cauda do epidídimo de touros deve ser realizada utilizando diluidor com glicerol na concentração de 5% e tempo de estabilização a 5 °C de 4h. A adição de CAT nas concentrações de 50 e 100 U/mL e SOD na concentração de 50 U/mL não influencia na qualidade espermática. A adição de SOD na concentração de 100 U/mL reduz a fertilidade dos espermatozoides epididimários pós-criopreservação. Todavia, ressalta-se que espermatozoides obtidos da cauda do

Orientador: Wagner Alves Carvalho. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em CIência e Tecnologia/Química.