Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3645.pdf: 2905111 bytes, checksum: 1e7eebe36006a888b885d9d8b5b94f9e (MD5) Previous issue date: 2011-03-28 / Universidade Federal de Sao Carlos / The aim of this study was to optimize the pretreatment of sugarcane bagasse raw and exploded with diluted sulfuric acid, water and sodium hydroxide in order to obtain Xylooligosaccharides in hemicellulose and production of second generation ethanol. The experiments with sugarcane bagasse and exploded with diluted acid and water respectively were performed according to the methodology CCRD (Central Composite Rotatable Design) with two replications at the center point response variables were: amount of xylose (g), acid concentration acetic acid and furfural (g / l) and xyllo-oligomers yield (%). Pretreatment with sodium hydroxide was carried out with sugarcane bagasse according to the methodology of factorial design with two replications at the central point in order to evaluate the influence of time of pretreatment (t), and hydroxide concentration sodium in the release of sugars after hydrolysis. The pretreatment of sugarcane bagasse with fresh H2SO4 concentration 0.8% v / v, 13 minutes at 100 º C allowed 94% extraction of xylan in the form of scyllo-oligomers, with a minimum of xylose, furfural and acetic acid showing as a condition favorable for the extraction of XOS production. The pretreatment of sugarcane bagasse was used only blown hot water already there due to acetic acid, due to the fact that exploded bagasse have already undergone a process of pre-treatment self-hydrolysis at the plant. Provided by washing with water in the ratio 1:5 (w / v) for 5 minutes at 70 ° C allowed the extraction of 80% xylose from bagasse which was already dissolved in the material, this fraction was 62.5% in the form oligomers. If this condition is unfavorable for the production of XOS is great because the production of monomer (xylose), which required a purification step which is very costly. If ethanol is the desired end product is a slight increase in the need of pretreatment conditions for improved xylose production by hydrolysis step by the enzyme xylanase or using acid as catalyst. For the pretreatment of sugarcane bagasse early experiments proved inconclusive for obtaining a correlation between the length, amount of NaOH used in the hydrolysis and fermentation yields. With the experimental design was obtained for 7% NaOH, 30 minutes (min.) 76% of hydrolysis efficiency with a maximum production of glucose 62 g / l and 90% efficiency of fermentation with an average yield of 20g / L ethanol. The materials were characterized chemically and physically before and after the stages of pretreatment showing the openness and better availability of fibers for the enzymatic process. / O objetivo deste trabalho foi a otimização do pré-tratamento de bagaço de cana in natura e explodido com ácido sulfúrico diluído, água e hidróxido de sódio visando a obtenção de xilooligômeros na fração hemicelulósica e produção de etanol de segunda geração. Os experimentos com o bagaço in natura e explodido com ácido diluído e água respectivamente foram realizados de acordo com a metodologia DCCR (Delineamento Composto Central Rotacional) com duas repetições no ponto central tendo como variáveis resposta: quantidade de xilose (g), concentração de ácido acético e furfural (g/L) e rendimento em xilooligômeros (%). O pré-tratamento com hidróxido de sódio foi realizado com o bagaço in natura de acordo com a metodologia do planejamento fatorial com duas repetições no ponto central com o objetivo de avaliar a influência do tempo de pré-tratamento (t), e concentração de hidróxido de sódio na liberação de açúcares após hidrólise. O Pré-tratamento do bagaço de cana in natura com concentração H2SO4 0,8% v/v, 13 minutos a 100ºC permitiu 94% de extração de xilana na forma de xilooligômeros, com um mínimo de xilose, furfural e ácido acético se mostrando assim como uma condição de extração favorável para produção de xilooligossacarídeos (XOS). No pré-tratamento do bagaço de cana explodido foi utilizado somente água quente devido a já existência de ácido acético, devido ao fato do bagaço explodido já ter sido submetida a um processo de pré-tratamento de auto-hidrolise na usina. Na condição de lavagem com água na relação 1:5 (m/v) por 5 minutos a 70 ºC permitiu a extração de 70% de xilose do bagaço que já se encontrava solubilizada no material, desta fração 45% se encontrava na forma de oligômeros. Essa se condição é desfavorável para produção de XOS pois é grande a produção de monômero (xilose), sendo necessária uma etapa de purificação que é muito onerosa. Se o etanol for o produto final desejado é preciso um leve aumento nas condições do pré-tratamento para maior produção de xilose, por etapa de hidrólise pela enzima xilanase ou utilizando ácido como catalisador. Para o pré-tratamento do bagaço in natura os primeiros experimentos se mostraram inconcludentes para a obtenção de uma correlação entre tempo e quantidade de NaOH utilizado nos rendimentos de hidrólise e fermentação. Com o planejamento fatorial obteve-se para 7% NaOH 30 min. 75,3% de eficiência de hidrólise com uma máxima produção de glicose de 61,4 g/l e eficiência de 90% de fermentação com uma média de produção de 20g/L de etanol e para 4% NaOH 60 min 60 min. uma solubilização da xilana do bagaço in natura de 65%, com 55% na forma oligomérica.Os materiais foram caracterizados quimicamente e fisicamente antes e após as etapas de pré-tratamento mostrando a abertura e a melhor disponibilidade das fibras para o processo enzimático.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3875.pdf: 1789055 bytes, checksum: a2495b6571816afdda74f70d8d9b300d (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 / Universidade Federal de Sao Carlos / B-glucosidase (BG) is an important enzyme for several biotechnological applications. This enzyme plays an important role in hydrolyses of lignocellulosic biomass in order to produce second generation ethanol (2G ethanol). The enzimatic hydrolysis of cellulose requires the sinergystic action of endoglucanases, exoglucanases and β-glucosidases. Endo e exoglucanases are strongly inhibited by cellobiose and its accumulation into reaction medium decreases the hydrolysis rate. The supplementation of the reaction medium with BG can reduce the inhibition effect, leading to higher conversions of cellulose to glucose. In this work, BG was immobilized on different solid supports in order to obtain an active and stable derivative to be used in hydrolyses of sugarcane bagasse. BG was immobilized on glyoxyl-agarose (GA) and polyacrylic matrix (MP) at 25oC and pH 9.0 and 4.8, respectively. To improve the immobilization yield on glyoxyl-agarose at pH 9.0, a chemical amination of the enzyme surface was required. However, BG was inactivated during the immobilization reaction due to alkaline conditions that are required to immobilize enzymes on glyoxylagarose support. Nevertheless, the presence of a competitive inhibitor (glucose) during immobilization of BG preserved about 70% of the initial activity. However, the reduction step with sodium borohydride (end point of the reaction) drastically reduced the derivative activity even in the presence of glucose. The BG immobilization in presence of competitive inhibitor allowed the preparation of a derivative approximately 4 times more active than one prepared in inhibitor absence. On the other hand, the best derivative was prepared adsorbing the enzyme on polyacrylic resin covered with carboxylic groups. After four hours of reaction, the immobilization yield and the recovered activity were ca. 71% and 97%, respectively. Pretreated sugarcane bagasse (10% w/v, dry basis) was hydrolyzed at 50oC, pH 4.8 (50 mM sodium citrate buffer), for 24 h, using soluble cellulase (Acellerase 1500) in the enzyme/substrate ratio of 20 FPU/gcellulose. Hydrolyses under same conditions were performed by supplementing the reaction medium with BG immobilized on glyoxyl-agarose (BG-GA) or BG immobilized on polyacrylic resin (GA-MP) in the enzyme/substrate ratio of 120 U/gcellulose. Five batches were performed under - xi - conditions described above by reusing the immobilized BG and non-converted cellulose after thoroughly washing with distilled water. The supplementation of the reaction medium with immobilized BG enhanced the cellulose conversions in all batches. This behavior is due to the fact that BG removes cellobiose from the reaction medium, avoiding its accumulation, which could inhibit the endoglucanases and exoglucanases. However, a decrease of the cellulose conversion after the second batch was observed (cellulose conversion decreased from ca. 50% to 15-25%). Anyway, this work shows that supplementation of the commercial enzymatic complexes with immobilized BG is advantagous. However, the stabilization of the immobilized BG is still required. / B-Glicosidase (BG) é uma enzima de grande importância em inúmeras aplicações biotecnológicas. Essa enzima desempenha um papel muito importante na hidrólise enzimática da biomassa lignocelulósica visando a produção de etanol de segunda geração (etanol 2G). A hidrólise enzimática da celulose requer a ação sinergística de endoglicanases, exoglicanases e β-glicosidases. Endo e exoglicanases são fortemente inibidas por celobiose e seu acúmulo no meio reacional reduz a taxa de hidrólise. A suplementação do meio reacional com BG pode reduzir o efeito inibitório, levando a conversões maiores de celulose a glicose. Neste trabalho BG foi imobilizada em diferentes suportes sólidos visando a obtenção de um derivado ativo e estável para uso em reações de hidrólise de bagaço de cana-de-açúcar. BG foi imobilizada em glioxil-agarose (GA) e resina poliacrílica catiônica (MP) a 25ºC e pH 9,0 e 4,8, respectivamente. Para melhorar o rendimento de imobilização de BG em glioxilagarose a pH 9,0 foi necessária uma aminação química da superfície da enzima. Entretanto, BG era inativada durante a imobilização, devido às condições alcalinas requeridas para imobilização de enzimas em glioxilagarose. Contudo, a presença de um inibidor competitivo (glicose) durante a imobilização de BG preservou aproximadamente 70% da atividade inicial. Mesmo na presença de glicose, a etapa de redução com borohidreto de sódio (finalização da reação de imobilização) reduziu drasticamente a atividade da enzima imobilizada. A imobilização de BG na presença de inibidor competitivo permitiu a preparação de um derivado cerca de 4 vezes mais ativo que aquele preparado na ausência do inibidor. Por outro lado, o melhor derivado foi preparado adsorvendo BG em resina poliacrílica funcionalizada com grupos carboxílicos. Após quatro horas de reação, o rendimento de imobilização e a recuperação de atividade foram aproximadamente 71% e 97%, respectivamente. Bagaço de cana pré-tratado (10% m/v, base seca) foi hidrolisado a 50°C, pH 4,8 (tampão citrato de sódio 50 mM), por 24h, utilizando celulase solúvel (Acellerase 1500) na relação enzima/substrato de 20 FPU/gcelulose. Hidrólises nas mesmas condições foram realizadas - ix - suplementando o meio reacional com BG imobilizada em glioxil-agarose (BGGA) ou BG imobilizada em matriz poliacrílica (BG-MP) na relação enzima/substrato de 120 U/gcelulose. Cinco bateladas foram realizadas nas condições descritas acima, reutilizando a BG imobilizada e a celulose não convertida, após lavagem abundante com água destilada. A suplementação do meio reacional com BG imobilizada contribuiu para a obtenção de maiores conversões de celulose em todas as bateladas, devido ao fato da BG remover celobiose do meio reacional, evitando seu acúmulo, o qual poderia inibir a ação das endoglucanases e exoglucanases. Entretanto, observou-se uma redução da conversão de celulose após a segunda batelada (de 50% para 15-25%). De qualquer forma, esse trabalho mostra que a suplementação dos complexos enzimáticos comerciais com BG imobilizada é vantajosa, entretanto, a estabilidade da BG imobilizada ainda precisa ser melhorada.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4557.pdf: 2660137 bytes, checksum: e6d326cb231ca1671c56c791ae984575 (MD5) Previous issue date: 2012-05-30 / Soy protein concentrate (SPC) is used as an ingredient for food and animal feed. It is obtained from defatted soybean meal by extracting sugars and other soluble compounds. The main consequence of the extraction process is removal or inactivation of most anti-nutritional factors of soybean, which makes this product can be used in place of animal proteins in special diets. This work aimed to study the process of protein hydrolysis as an alternative to increase the value of the SPC through the improvement of their nutritional value. Hydrolysis process has been done many years ago with the purpose of improving physico-chemical, organoleptic and nutritional value of food proteins. Enzymatic hydrolysis is the most appropriate when the objective is to improve the nutritional value, because the chemical methods cause many unwanted effects. We studied two commercial alkaline proteases, Alcalase® and Novo-ProD®. Novo-ProD® showed superior activity than Alcalase® in all pH conditions tested. The process conditions that maximized efficiency of the hydrolysis of SPC by Novo-ProD® were: 55°C, pH 9 and enzyme/substrate ratio of 0.5% (enzyme mass / protein mass). The maximum degree of hydrolysis obtained in three hours reaction under these conditions was approximately 15.2% in bench scale and 12.8% in pilot scale. Increasing solid concentration of the reaction medium from 10 to 30%, maximum degree of hydrolysis of 11.2% was obtained in the same conditions. Digestibility trial was conducted with SPC hydrolyzate with 3,3% against SPC unhydrolyzed in adult dogs and turkeys in the initial growth phase. In dogs, hydrolysis increased apparent digestibility of dry matter from 76.5 to 86.2%, crude protein from 83.9 to 90.6% and metabolizable energy increased by approximately 5%. In turkeys, the increase was from 54.6 to 62.9% for dry matter digestibility and 9% increase in metabolizable energy. / O concentrado proteico de soja (SPC) é utilizado como ingrediente para alimentos e ração animal. É obtido a partir do farelo de soja desengordurado através da extração de açucares e outros compostos solúveis. A principal consequência do processo de extração é a remoção ou inativação de grande parte dos fatores antinutricionais da soja, o que faz com que este produto possa ser utilizado em substituição de proteínas de origem animal em dietas especiais. Este trabalho teve o objetivo de estudar o processo de hidrólise proteica como alternativa de aumentar a valor agregado do SPC através do melhoramento do seu valor nutricional. O processo de hidrólise tem sido feito há muitos anos com finalidade de melhorar propriedades físico-químicas, organolépticas e valor nutricional de proteínas alimentares. A hidrólise enzimática é a mais adequada quando o objetivo é melhorar o valor nutricional, pois os métodos químicos causam inúmeros efeitos indesejados. Foram estudadas duas proteases alcalinas comerciais: Alcalase® e Novo-Pro D®. A Novo-Pro D® apresentou atividades superiores às da Alcalase® em todas as condições de pH testadas. As condições de processo que maximizaram a eficiência da hidrólise do SPC pela Novo-Pro D® foram: 55°C, pH 9 e relação enzima/substrato de 0,5% (massa de enzima/massa de proteína). O grau de hidrólise máximo obtido, em três horas de reação nestas condições, foi de aproximadamente 15,2% em escala de bancada e 12,8% em escala piloto. Aumentando-se a concentração de sólidos do meio de reação de 10 para 30%, o grau de hidrólise máximo obtido foi de 11,2%, nas mesmas condições citadas. Avaliou-se a digestibilidade de nutrientes e metabolizabilidade da energia de um SPC hidrolisado com grau de hidrólise de 3,3% contra um SPC não hidrolisado em cães adultos e perus em fase inicial. Em cães, a hidrólise aumentou os coeficientes de digestibilidade aparente da matéria seca de 76,5 para 86,2%, da proteína bruta de 83,9 para 90,6% e a energia metabolizável aumentou em aproximadamente 5%. Em perus, o aumento foi de 54,6 para 62,9% para a digestibilidade da matéria seca e 9% de aumento da energia metabolizável.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-09-05T11:13:14Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2191418 bytes, checksum: 390f27b802ca1ca1ab160e3f42f0366f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-05T11:13:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2191418 bytes, checksum: 390f27b802ca1ca1ab160e3f42f0366f (MD5) Previous issue date: 2017-02-16 / The utilization of goat viscera to obtain protein hydrolysates presents itself as an option to increase the income of the rural producer, since the viscera exhibit high nutritional value, with protein content similar to that of goat meat. In this context, the aim of this thesis was to obtain, through the enzymatic hydrolysis of goat viscera, a new product, a protein hydrolyzate, with alimentary and / or functional properties to be used directly or indirectly in human and / or animal feed, Goat slaughter by-products. A first chemical composition study was carried out to investigate the potentials of three goat viscera (lung, heart and liver) and their mixture in a ratio of 1: 1: 1 for use as new functional products and / or ingredients. The results showed that individual and mixed goat viscera present a remarkable nutritional quality, with a high protein content (average of 18 g / 100 g), excellent total amino acid profile, all essential amino acids being present. Twenty-two fatty acids were identified, with seven being saturated, fifteen unsaturated, with emphasis on C18: 2n6t. The analytical data of hydrophobicity, electrophoretic profile and total amino acids indicate its potential to obtain protein hydrolyzates with technological applications. Subsequently, considering the results of the potential chemical composition and the lack of studies on the use of goat viscera in functional products, a second study was performed to obtain a protein hydrolyzate of viscera. In this study, the mixture of viscera, Alcalase® 2,4L and Brauzyn® enzymes was used in a DCCR². Therefore, the independent variables were the time and the enzymatic loading in the hydrolysis process and dependent variable the degree of hydrolysis of the proteins. From these studies was registered a patent BR102015023135-0, and carried out the chemical characterization and some functional properties of hydrolysates that presented higher (> GH) and lower degree of hydrolysis (<GH). The protein hydrolysates of goat viscera presented excellent nutritional quality, with high protein content (16.8 to 22.6 g / 100g), balanced amino acid profile in essential amino acids, hydrophilicity profile with hydrophilic characteristic and reduced fat content (2.3 to 6.4 g / 100g). Hydrolyzates also exhibited significant technological functional properties, such as solubility (maximum value of 59% in Alcalase® GH hydrolyzate), oil retention capacity (> 6 ml oil / g proteins in <GH hydrolysates), emulsifying property (63.2 to 64.8 ml oil / g proteins) and emulsion stability (95.3 to 97.2%). In addition, in the studies of antioxidant potential, it was possible to observe higher percentages of reduction of free radical ABTS • + in comparison with the tests than for free radical DPPH •. In view of these results, we can conclude that goat viscera are ingredients that present potential for use in the manufacture and production of new products, such as protein hydrolysates, which have wide technological applicability, as well as add value to the by-products of slaughter. / O aproveitamento de subprodutos do abate de caprinos para obtenção de hidrolisados proteicos apresenta-se como opção para o aumento da renda do produtor rural, uma vez que as vísceras exibem elevado valor nutricional, com teores de proteínas similares ao da carne caprina. Neste contexto, a presente tese objetivou a obtenção, através da hidrólise enzimática a partir dos sub-produtos do abate de caprinos, um hidrolisado proteico, com propriedades alimentícias e/ou funcionais para ser utilizado direta ou indiretamente na alimentação humana e/ou animal, agregando-se valor aos subprodutos do abate caprino. Um primeiro estudo de composição química foi realizado, para pesquisar as potencialidades de três vísceras caprinas (pulmão, coração e fígado) e de sua mistura na proporção de 1:1:1 para aproveitamento como novos produtos e/ou ingredientes funcionais. Os resultados mostraram que as vísceras caprinas, individuais e em sua mistura, apresentam destacável qualidade nutricional, com elevado teor de proteína (com média de 18 g/100g), excelente perfil de aminoácidos totais, estando presentes todos os aminoácidos essenciais. Foram identificados vinte e dois ácidos graxos, sendo sete saturados, quinze insaturados, com destaque para o C18:2n6t. Os dados analíticos de hidrofobicidade, perfil eletroforético e de aminoácidos totais indicam sua potencialidade para obtenção de hidrolizados proteicos com aplicações tecnológicas. Posteriormente, considerando os resultados da potencialidade da composição química e a inexistência de estudos sobre o aproveitamento de vísceras caprinas em produtos funcionais, realizou-se um segundo estudo, para obter um hidrolisado proteico de vísceras. Neste estudo foi utilizada a mistura de vísceras, as enzimas Alcalase® 2,4L e Brauzyn® em um DCCR². Portanto, as variáveis independentes foram o tempo e a carga enzimática no processo de hidrólise e variável dependente o grau de hidrólise das proteínas. A partir destes estudos foi registrada uma patente BR102015023135-0, e realizada a caracterização química e algumas propriedades funcionais dos hidrolisados que apresentaram maior (> GH) e menor grau de hidrólise (< GH). Os hidrolisados proteicos de vísceras caprinas apresentaram excelente qualidade nutricional, com conteúdo elevado de proteína (16,8 a 22,6 g/100g), perfil de aminoácidos balanceado em aminoácidos essenciais, perfil de hidrofobicidade com característica hidrofílica e reduzido teor de gordura (2,3 a 6,4 g/100g). Os hidrolisados exibiram também propriedades funcionais tecnológicas significativas, tais como solubilidade (valor máximo de 59% no hidrolisado de >GH da Alcalase®), capacidade de retenção de óleo (> 6 ml óleo/g proteínas nos hidrolisados de < GH), propriedade emulsificante (63,2 a 64,8 ml óleo/g proteínas) e estabilidade da emulsão (95,3 a 97,2%). Adicionalmente nos estudos de potencialidade antioxidante foi possível observar maiores percentuais de redução do radical livre ABTS•+ em comparação com os testes que para o radical livre DPPH•. Diante destes resultados, podemos concluir que as vísceras caprinas são ingredientes que apresenta potencial de utilização na fabricação e produção de novos produtos, como os hidrolisados proteicos, que possuem larga aplicabilidade tecnológica, além de agregar valor aos subprodutos do abate.

Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-05-24T15:06:29Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Bianca Santinon Scopel.pdf: 5338191 bytes, checksum: fc54d64efe03354f7cb2d0a7e89289b4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-24T15:06:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Bianca Santinon Scopel.pdf: 5338191 bytes, checksum: fc54d64efe03354f7cb2d0a7e89289b4 (MD5) Previous issue date: 2016-05-24

Submitted by FELIPE MANENTE GARCIA null (gualepa@fca.unesp.br) on 2017-07-25T03:58:15Z No. of bitstreams: 1 Tese Felipe.pdf: 1724714 bytes, checksum: 3df945db807a5add72d1ee13c5fff1cf (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-07-26T16:55:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 garcia_fm_dr_bot.pdf: 1724714 bytes, checksum: 3df945db807a5add72d1ee13c5fff1cf (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-26T16:55:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 garcia_fm_dr_bot.pdf: 1724714 bytes, checksum: 3df945db807a5add72d1ee13c5fff1cf (MD5) Previous issue date: 2017-05-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A indústria papeleira vem focando em estudos atuais, alternativas para separar a madeira em seus componentes, celulose, hemiceluloses, lignina e extrativos, pois eles que restringem as diversas oportunidades da biorrefinaria integrando processos produtivos de combustíveis e produtos químicos a partir da biomassa. A solubilização das hemiceluloses por auto hidrólise tem sido proposta como o primeiro passo da biorrefinaria, e os materiais extraídos com a auto hidrólise podem ser usados na produção de produtos químicos e biocombustíveis. Assim, este trabalho avaliou o efeito da temperatura (120°C,140°C,160°C) na auto hidrólise, e posteriormente no rendimento da polpação Kraft em diferentes cargas de álcali ativo (12%,13%,14%) em cavacos de Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla e Eucalyptus grandis. Os resultados da pesquisa mostraram que com o incremento da temperatura no processo de auto hidrólise o rendimento apresenta alteração para ambas espécies; reações com maiores valores de temperaturas afetam negativamente o rendimento do processo de auto hidrolise; a utilização da Eucalyptus grandis mostrou mais eficaz no processo de auto hidrolise quando comparado ao híbrido E. grandis x E. urophylla. Conclui-se que, a auto hidrólise apresentou eficácia removendo a maior parte das hemiceluloses e apenas atacando ligeiramente a lignina e a celulose. / The paper industry has been focusing on current studies alternatives for separating wood into its components, cellulose, hemicellulose, lignin and extractives, as they that hide the various biorefinery opportunities integrating production processes of fuels and chemicals from biomass. The solubilization of hemicelluloses by auto-hydrolysis has been proposed as the first step in biorefinery. And the materials extracted with the Auto-hydrolysis can be used in the production of chemicals and biofuels. Thus, this study evaluated the effect of temperature (120 ° C, 140 ° C, 160 ° C) in the auto-hydrolysis and Kraft pulping yield in different loads of active alkali (12%, 13%, 14%) in Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla e Eucalyptus grandis chips. The survey results showed that with the increase of temperature in the process of hydrolysis yield self presents to both species; reactions with highest rates of temperatures affect negatively the performance of the hydrolysis process; the use of Eucalyptus grandis showed more effective in hydrolysis process when compared the hibrid E. grandis x E. urophylla and concluded that , the hydrolysis showed effectiveness by removing most of the hemicelluloses and attacking only slightly the lignin and cellulose.

Orientador: Eleni Gomes / Banca: Regina Teresa Rosim Monteiro / Banca: João Claudio Thomeo / Banca: Ricardo Andrade Reis / Banca: Daniela Alonso Bocchini Martins / Resumo: No presente trabalho vinte de cinco linhagens de basidiomicetos, estocadas na coleção de microrganismos do Laboratório de Bioquímica e Microbiologia Aplicada, foram avaliadas com relação aos seus potenciais de produção de enzimas ligninolíticas. A finalidade dessas enzimas é complementar um preparado enzimático (contendo xilanases e celulases) para ser aplicado em dietas de ruminantes. A produção das enzimas nos resíduos/subprodutos farelo de trigo, farelo de algodão, polpa cítrica e bagaço de cevada foi considerável. Farelo de trigo e bagaço de cevada proporcionaram as melhores quantidades da enzima lacase. O fungo Coriolopsis byrsina produziu altos níveis de lacase extracelular, com baixa atividade de celulase. A atividade de feruloil esterase foi detectada no extrato enzimático bruto desse mesmo fungo quando cultivado em bagaço de cevada. A lacase foi estável até 60 °C por 1 hora, apresentando duas temperaturas ótimas, a 40 e 55 °C. Foi estável em ampla faixa de pH (4,0 - 8,0), apresentando pH ótimo 4,5 e mantendo 20% de sua atividade em pH 7,0. Além disso, apresentou 30% da sua atividade após 6 horas de incubação nas condições do ambiente ruminal. O tratamento das fibras vegetais com o extrato enzimático bruto de C. byrsina (alta atividade de lacase) misturado com o extrato enzimático bruto Trichoderma reesei (celulase + xilanase) melhorou o percentual de hidrólise, disponibilizando os carboidratos fermentáveis para posterior fermentação ruminal. A digestibilidade in vitro por produção de gases apresentou aumento significativo em todos os alimentos (forragens) avaliados / Abstract: At the present research work twenty five basidiomycete strains kept in the colection of microrganisms in the Processing Biochemistry and Applied Microbiology laboratory at IBILCE were evaluated according to their ligninolytic enzymes production potential. The objective of these enzymes would be to complement an enzymatic mix (containing xylanases and cellulases) to be added to ruminants diets. The enzyme production in the byproducts like wheat bran, cotton bran, citrus pulp and brewer's spent grain were considerably high. The wheat bran and the brewer's spent grain presented the highest quantity of laccase. The fungal Coriolopsis byrsina produced high levels of extracellular laccase with low cellulose activity. The feruloyl esterase activity was detected in the crude enzyme of the same fungal when cultivated in brewer's spent grain. Laccase was stable at 60 °C for 1 hour, presenting two optimal temperature at 40 and 55 °C. It was stable at (4.0 - 8.0) pH range, presenting optimal pH at 4.5 and keeping 20% of its activity at pH 7.0. Besides that, it presented 30% of its activity after 6 hours of incubation under ruminal conditions. The vegetable fiber treatment with C. byrsina crude enzyme (laccase high activity) mixed to Trichoderma reesei crude enzyme (cellulose + xylanase) improved the hydrolysis percentage releasing sugars for further ruminal fermentation. In vitro gas production digestibility showed significant increase in various crops / Doutor

The objective of the present work was to evaluate the effects of different levels (0; 1; 1,5 and 2%) of calcium oxide (CaO) and different hydrolysis time (0, 6, 12, 24 and 48 hours) on the fresh and ensiled sugarcane bromatological composition and on its fermentative perfile. The present work was carried out in a completely randomized experimental design with three replicates per treatment and variance analyses was made with Sisvar program (Tukey Test at 5% of significance). Amounts of sugarcane (IAC 86-2480) were treated with 0; 1; 1,5 and 2% of CaO and samples were collected of each treatment after 0, 6, 12, 24 and 48 hours of CaO addition. Part of treated sugarcane was ensiled in experimental silos which were opened 30 days later. The following variables were analyzed: dry mater (DM), crude protein (CP), crude fiber (CF), acid detergent fiber (ADF), neutral detergent fiber (NDF), liginin (LIG), etereo extract (EE), mineral material (MM), not nitrogen extract (NNE), phosphor (P), calcium (Ca), cellulose ( CEL), hemicellulose (HEM), total digestive nutrients (TDN), volatile fatty acid (VFA), lactate, amoniacal nitrogen (N-NH3) and pH. To fresh sugarcane the treatment with 1% of CaO was able to reduce CF, ADF and NDF and to increase MM, Ca and P, on time 0. After 6 h of hydrolysis with 1; 1,5 or 2% of CaO LIG was reduced and after 24h DM was increased and CEL and HEM were reduced. To ensiled sugarcane the treatment with 1 and 1,5% of CaO was able to increase DS, MM and NNE and to reduce NDF, ADF, LIG, CEL and HEM. Addition of CaO essentiality on higher levels was able to reduce acetic acid concentration and to increase propionic, butyric and lactic acid concentrations and to increase N-NH3 and pH. Higher levels of CP were observed for the non additived forage. / O objetivo do presente trabalho foi avaliar os efeitos de diferentes níveis (0; 1; 1,5 e 2%) de óxido de cálcio (CaO) e de diferentes tempos de hidrólise (0, 6, 12, 24 e 48 horas) na composição bromatológica da cana-de-açúcar fresca e ensilada e no perfil fermentativo dessa forrageira. Utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado com três repetições para cada tratamento e as análises de variância foram feitas através do programa Sisvar (Teste de Tukey, 5% de significância). Amontoados de cana (variedade IAC 86-2480) foram tratados com 0; 1; 1,5 e 2% de CaO e amostras foram coletadas de cada tratamento após 0, 6, 12, 24 e 48 horas da adição de cal virgem. Parte da cana tratada foi ensilada em silos de laboratório os quais foram abertos 30 dias mais tarde. As seguintes variáveis foram analisadas: matéria seca (MS), proteína bruta (PB), fibra bruta (FB), fibra em detergente ácido (FDA), fibra em detergente neutro (FDN), lignina (LIG), extrato etéreo (EE), matéria mineral (MM), extrato não nitrogenado (ENN), fósforo (P), cálcio (Ca), celulose (CEL), hemicelulose (HEM), nutrientes digestíveis totais (NDT), ácidos graxos voláteis (AGV), lactato, nitrogênio amoniacal (N-NH3) e pH. Para a cana-de-açúcar fresca o tratamento com 1% de CaO foi suficiente para reduzir FB, FDA e FDN e aumentar MM, Ca e P, no tempo 0. Após 6h de hidrólise com 1; 1,5 ou 2% de CaO a LIG foi reduzida e após 24 h a MS aumentou e CEL e HEM diminuíram. A adição de cal principalmente nas maiores doses foi capaz de reduzir a concentração de ácido acético e aumentar as concentrações dos ácidos propiônico, butírico, lático, N-NH3 e pH. Os maiores teores de PB foram observados na forragem não aditivada. / Mestre em Ciências Veterinárias

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Atualmente, tem-se estudado diversos tipos de pré- tratamentos para reduzir a recalcitrância da biomassa lignocelulósica com intuito de aumentar sua digestibilidade química/enzimática, para que esta possa ser utilizada na produção de etanol e/ou outros bioprodutos de valor agregado. Neste estudo avaliou-se o efeito do pré-tratamento de explosão a vapor catalisada por ácido cítrico e hidróxido de sódio, e do pré-tratamento de deslignificação alcalina nas propriedades químicas e estruturais do bagaço de cana-de-açúcar (BCA), bem como sobre o processo de hidrólise enzimática. O pré-tratamento de explosão a vapor foi realizado em reator de 1,4L sob temperatura de 180 °C com tempo de retenção de 5 min. A etapa de deslignificação com NaOH (2% m:m) foi realizada a 120 °C, sob refluxo de 4h. A caracterização química e estrutural da biomassa in natura e pré-tratada foi realizada por FTIR, MEV, DRX. A hidrólise enzimática foi realizada com volume final de 20 mL constituído de 3% de BCA (massa seca), tampão de citrato de sódio 50 mM (pH=5,0) e 10 FPU do complexo enzimático Cellic® CTec 3. Os frascos foram mantidos sob agitação de 150 rpm a 50ºC por 72 h. Retirou-se alíquotas de 1,5 mL após 0, 12, 24, 36, 48 e 72h para determinação de açúcares redutores totais (ART) pelo método do ácido 3,5-dinitrosalicílico (DNS). O bagaço de cana-de-açúcar apresentou 24,22% de lignina, 27,61% de hemiceluloses e 42,77% de celulose, no entanto após o pré-tratamento de explosão a vapor catalisado com ácido cítrico, obteve-se uma biomassa com menor quantidade de hemiceluloses (16,16%) e com formação de fissuras na parede celular da fibra. O bagaço pré-tratado por explosão a vapor com NaOH apresentou completa desestruturação da fibra, remoção de 65% da lignina e preservação da fração hemicelulósica. Depois de submeter à biomassa lignocelulósica sem tratamento e pré-tratada por explosão a vapor ao processo de deslignificação alcalina observou-se a completa desestruturação da matriz lignocelulósica e a solubilização de 85-90% da lignina em todas as amostras. O índice de cristalinidade da biomassa após os prétratamentos teve uma aumento quando comparado ao material in natura, podendo este ser associado à remoção de componentes amorfos, como a lignina e hemiceluloses, e também da fração amorfa da celulose. Frente ao percentual mássico de biomassa utilizada no processo de hidrólise enzimática valor teórico correspondente a 100% de sacarificação equivale, aproximadamente, a 33,0 g.L-1. Após a hidrólise enzimática (72h) da biomassa in natura e pré-tratada por explosão a vapor obteve-se uma maior concentração de ART e um maior percentual de sacarificação para o bagaço de cana obtido a partir da explosão a vapor com NaOH (23,05 g.L-1, 69,15% de sacarificação). Já na hidrólise da biomassa in natura após processo de deslignificação alcalina a concentração de ART aumentou em 18,33 g.L-1, enquanto que para o bagaço pré-tratado por explosão a vapor com água, ácido cítrico e NaOH seguido da deslignificação alcalina o aumento de ART, correspondeu a 19,67 g.L-1, 19,93 g.L-1 e 6,87 g.L-1. Diante da produção de ART após deslignificação notou-se que o percentual de sacarificação para a biomassa sem tratamento elevou-se de 11,88% para 69,15%, enquanto que para o bagaço após explosão a vapor e deslignificação este percentual ficou entre 82,05% - 89,79%. Por fim, cabe ressaltar que no BCA previamente pré-tratado por explosão a vapor com NaOH, a remoção de lignina após o segundo pré-tratamento teve um acréscimo de apenas 20% e a concentração de ART de 6,87 g.L-1. Dessa forma, acredita-se que ao aumentar a concentração da solução de NaOH para realizar a explosão a vapor poderia-se não necessitar da realização da etapa de deslignificação. / Nowadays, there is various types of studied pre-treatments to reduce the lignocellulosic biomass recalcitrance in order to increase its chemical / enzymatic digestibility, so that it can be used in ethanol production and / or other bioproducts value. This study evaluated the effect of steam explosion pretreatment catalyzed by citric acid and sodium hydroxide, and alkaline delignification pretreatment over chemical and structural properties of sugarcane bagasse, as well as the enzymatic hydrolysis process. Steam explosion pretreatment was conducted in a 1.4 L reactor at temperature of 180 °C and 5 min hold time. The delignification step with NaOH (2% m:m) was performed at 120 °C under reflux for 4 hours. Chemical and structural characterization of raw and pretreated biomass was performed by FTIR, SEM and XRD. Enzymatic hydrolysis was performed with final volume of 20 mL consisting 3% SCB on dryweight basis, sodium citrate buffer 50 mM (pH = 5.0) and 10 FPU of Cellic® Ctec 3 enzyme complex. Flasks were kept under agitation of 150 rpm at 50 °C during 72 h. It was analyzed 1.5 mL aliquots after 0, 12, 24, 36, 48 and 72 hours to determinate total reducing sugars (TRS) by acid 3,5-dinitrosalicílic method (DNS). Sugarcane bagasse showed 24.22% lignin, 27.61% hemicelluloses and 42.77% of cellulose, however after steam explosion pretreatment catalyzed by citric acid, it was obtained a biomass with lesser hemicelluloses amount (16.16%) and cracks formation on fiber cell wall were observed. The bagasse pretreated by steam explosion by NaOH showed complete destructuring of fiber and lignin removal was 65%, while hemicellulosic fraction was preserved. After submitting untreated and pretreated lignocellulosic biomass by steam explosion to alkaline delignification process, complete destructuring and solubilization of the lignocellulosic matrix was observed with 85-90% lignin removal in all samples. The crystallinity index of biomass after pretreatments increased when compared to raw material and this could be associated to amorphous components removal, such as lignin and hemicelluloses, and also the amorphous cellulose fraction. The theoretical value corresponding to 100% of saccharification corresponds to approximately 33.0 g·L-1, compared to the mass percentage of biomass used in the enzymatic hydrolysis process. After 72 h enzymatic hydrolysis of raw and pretreated biomass by steam explosion, the highest concentration of total reducing sugars (TRS) and the highest percentage of saccharification were obtained for sugarcane bagasse (23.05 g·L-1, 69,15% saccharification). In in nature biomass hydrolysis, after alkaline delignification process, ART concentration increased 18.33 g·L-1, while pretreated biomass by steam explosion with water, citric acid and NaOH followed by alkaline delignification increase TRS to 19.67 g·L-1, 19.93 g·L-1 and 6.87 g·L-1. After delignification, it was noted that saccharification percentage for untreated biomass increased from 11.88% to 69.15%, while for bagasse after steam explosion and delignification this percentage was between 82.05% - 89.79%. Lastly, it should be noted that in biomass previously pretreated by NaOH steam explosion, lignin solubilization after the second pretreatment had an increase of only 20% and TRS concentration of 6.87 g·L-1. Thus, it is believed that increasing NaOH solution concentration to perform steam explosion could not need to implement delignification step. / Dissertação (Mestrado)

O trabalho tem como objetivo determinar a influencia da concentração de monoestearato de sorbitano, componente do núcleo oleoso das nanocápsulas, na cinética de liberação do éster etílico de indometacina a partir de nanocápsulas de poli(ε-caprolactona) (PCL). Com este propósito o éster etílico de indometacina foi associado a cada sistema e sua hidrólise alcalina foi realizada para simular uma condição sink. A velocidade de consumo do éster etílico de indometacina foi menor conforme o aumento da concentração do monoestearato de sorbitano. O tempo de meia-vida do consumo do éster etílico de indometacina associado as nanocápsulas foi relacionado com a concentração do monoestearato de sorbitano, sendo maior, enquanto maior a concentração do monoestearato. O mecanismo de liberação foi determinado como sendo transporte anômalo. Foi observada uma relação linear direta entre o aumento da concentração do monoestearato de sorbitano e a concentração de partículas nas suspensões de nanocápsulas (R2=0,9711). Mistura de outras nanopartículas que não as nanocápsulas, foram observadas e caracterizadas. O fluxo difusional do éster a partir das nanocápsulas foi determinado e diminuiu significativamente com o aumento da concentração do monoestearato, devido a mudanças na viscosidade do núcleo das nanocápsulas com o aumento da concentração do monoestearato de sorbitano. Por fim, os resultados demonstraram que o principal fator que contribui para o retardo no tempo para o consumo do éster etílico de indometacina é a relação direta entre a concentração do monoestearato de sorbitano e a permeabilidade das nanocápsulas (R=0,9894). / The aim of this work was to evaluate the influence of the sorbitan monoestearate concentration, one of the components of the oil core of the nanocapsules, in the release kinetic of the indomethacin ethyl ester-loaded poli(ε-caprolactone) nanocapsules. In this way, the indomethacin ethyl ester was entrapped within each system and its alkaline hydrolysis was carried out to simulate a sink condition. The rate for the indomethacin ethyl ester consumption decreased with the increase in sorbitan monostearate concentrations. The indomethacin ethyl ester half-live was related to the sorbitan monostearate concentration, increasing as the sorbitan monostearate concentration increased. The drug release mechanism was determined as anomalous transport. Linear correlations were obtained between the increase in the sorbitan monostearate concentration and the particles concentration in the suspensions (R2 = 0.9711). Mixture of different nanoparticles that are not nanocapsules were observed by density gradient and characterized. The indomethacin ethyl ester fluxes from the nanocapsules were determined and presented a decrease of the flux as the sorbitan monostearate concentration increased. This result was related to changes in the oil core viscosity caused by the variation of the sorbitan monostearate concentration. Finally, the results demonstrated that the main factor that contributes for the delaying in the time for the indometahcin ethyl ester consumption was the direct relation between the sorbitan monostearate concentration and the apparent permeability of the nanocapsules (R2 = 0.9894).