No Brasil, vários grupos de pesquisa vêm se empenhando em desenvolver estratégias que visam ao aproveitamento da biomassa vegetal, principalmente biomassa de cana-de-açúcar, para a produção de etanol de segunda geração (2G), o que coloca o País numa posição de destaque no cenário internacional, na busca por alternativas para a produção de energia de forma sustentável e economicamente competitiva. Dentro deste contexto, este trabalho avaliou a obtenção de etanol 2G a partir de hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar pela levedura Scheffersomyces stipitis NRRL Y-7124, pela determinação das melhores condições de suplementação do meio de cultivo e das condições operacionais em processo descontínuo e descontínuo alimentado. Na etapa de estabelecimento da suplementação do meio de cultivo foi empregado um planejamento experimental fracionado 29-5 com três repetições no ponto central e um planejamento de mistura. As melhores condições foram (2,0 g/L) extrato de levedura, (0,5 g/L) fosfato de potássio, (0,5 g/L) peptona, (0,5 g/L) sulfato de magnésio e (0,01 g/L) sulfato de zinco. Quanto ao estabelecimento das condições operacionais pHinicial, agitação e vazão de ar em biorreator, utilizou-se um planejamento central composto rotacional com três repetições no ponto central. As melhores condições encontradas foram pHinicial 6,0, agitação 225 rpm e aeração 0,45 vvm obtendo-se um fator de conversão em etanol (YP/S) de 0,23 g/g e produtividade (QP) de 0,18 g/L/h. Posteriormente foram realizados processos de fermentação descontínua e descontínua alimentada empregando-se as melhores condições definidas. No processo descontínuo, observou-se a produção de 9,94 g/L de etanol, correspondendo a valores de QP de 0,28 g/L/h, enquanto a utilização do processo descontínuo alimentado resultou em favorecimento de 37,3%, 75% nos valores de etanol formado (13,75 g/L), QP (0,49 g/L/h), respectivamente. Os resultados indicaram que um meio de cultivo suplementado com adição de poucos nutrientes aliado ao emprego de fermentação em modo descontínuo alimentado é uma estratégia promissora para a produção de etanol 2G a partir de hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana. / In Brazil, research groups have been striving to develop strategies aimed at the use of plant biomass, and second generation ethanol has made the country a leader in this area. Energy and sustainability solutions are key to making this technology more competitive to meet the growing demand for biofuels. In this work, the acquisition of 2G ethanol from sugarcane hemicellulose hydrolyzate in culture medium optimized by Scheffersomyces stipitis NRRL Y-7124 yeast residue was evaluated. Simple batch and fed batch operational conditions were evaluated for use in bioprocesses. Experiments were performed in Erlenmeyer flasks with medium containing sugarcane bagasse hemicellulose hydrolyzate, which was detoxified using the yeast Scheffersomyces stipitis NRRL Y-7124, in order to optimize the culture medium according to a fractional factorial design of 29-5, with three repetitions at the midpoint, and a mix plan. The best optimized conditions were yeast extract (2.0 g/L), potassium phosphate (0.5 g/L), peptone (0.5 g/L), magnesium sulfate (0.5 g/L) and zinc sulfate (0.01 g/L). Soon after, pHinicial variables, agitation, and air flow rate were optimized in the bioreactor using a central composite rotational design with three repetitions at the midpoint. The best conditions were found with pHinicial at 6.0, agitation at 225 rpm and aeration at 0.45 vvm, which obtained a YP/S of 0.23 g/g and a QP of 0.18 g/L/h. The performance of Scheffersomyces stipitis yeast in a discontinuous fed-batch process with optimized conditions were also evaluated. In the process, the simple batch reached a 9.94 g/L ethanol production a QP of 0.28 g/L/h. While yeast performance in the fed-batch process was resulted in improvement 37.3%, 75% ethanol formed values (13.75 g/L), and productivity (0.49 g/L/h), respectively. The results indicated that the culture medium supplemented with addition of a few nutrients together with the use of fermentation in fed-batch is a promising for the production of 2G ethanol from sugarcane bagasse hemicellulose hydrolysate.

Submitted by Viviane Lima da Cunha (viviane@biblioteca.ufpb.br) on 2016-02-22T15:25:54Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1326791 bytes, checksum: 047e6cb846e3a375011e97377274ccc0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-22T15:25:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1326791 bytes, checksum: 047e6cb846e3a375011e97377274ccc0 (MD5) Previous issue date: 2015-03-24 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The reactive oxygen species (ROS) are generated through reactions physiologically normal in the human organism during the respiratory process and perform various functions such as signage and providing defense against infections. However, in excessive amounts the ROS cause cellular damage and are involved in the initiation or progression of degenerative chronic diseases. In contrast, the antioxidant agents play a vital role for reduce the processes oxidative in the organism. Among them are hydrolyzed peptides from protein sources and, that demonstrate antioxidant activity. However, it is necessary the hydrolytic process for release of small fragments of amino peptide with the capacity to reduce the ROS. However, the conditions of hydrolysis employed such as type of enzyme, enzyme concentration, pH, time and temperature can influence the formation of peptides with antioxidant properties. Thus, this study aimed to obtain hydrolyzed from okra seed proteins using Alcalase® hydrolytic enzyme in different conditions and evaluate the antioxidant capacity of the hydrolysates produced. Using a Central Composite Rotatable Design (CCRD), was evaluated the influence of independent variables: enzyme concentration (EC) and hydrolysis time (T), on the dependent variables: degree of hydrolysis (DH), protein recovery efficiency (PRE), total antioxidant capacity (TAC) and scavenging of radicals radicais 2.2’-azinobis-(3-ethylbenzothiazoline)-6-sulfonic acid (ABTS) e 2.2-diphenyl-1-picrilidrazil (DPPH). The results showed that the increase in EC and T influenced positively on DH and TAC and only increased T influenced on the PRE, the ability of eliminating radical ABTS and DPPH were not influenced by the independent variables. It was verified that the increased TAC is directly into proportional to the increase in DH. The electrophoretic profile revealed that okra seed protein concentrate (OSPC), presents protein bands with relative masses above 38 kDa and less than 8.5 kDa. It was also found, the efficiency of the process of hydrolysis by Alcalase®, evidenced by the disappearance of most of the protein bands and the appearance of peptides of molecular mass < 3.5 kDa in hydrolysates with a higher DH. The OSPC showed lower TAC and ability of the ABTS and DPPH radical scavenger in comparison to the hydrolysates obtained. The best operating conditions of the independent variables (EC and T) obtained in the optimization study, using the methodology CCRD was possible to obtain a hydrolyzate considered optimal, the enzyme concentration was 2% and time of hydrolysis of 300 min, in this condition the hydrolyzed resulted in increased DH (19.32%), TAC (51.54%) and significant results for DPPH (52.60%) and ABTS (73.04%). The hydrolyzed great presented a considerable content of amino acids with ability to donate protons and electrons, especially acids (32.90 g/100 g of protein), hydrophobic (38.58 g/100 g of protein) and aromatic (9.43 g/100 g of protein). The results show that the protein hydrolyzate of okra seed emerges as a promising bioactive compound, with antioxid capacity. However, other studies are needed to assess the effects that the hydrolysate can produce in vivo, in order to verify the effectiveness of antioxidant activity in the human organism. / As espécies reativas de oxigênio (EROs) são geradas através de reações fisiologicamente normais no organismo humano durante o processo respiratório e exercem diversas funções como sinalização e fornecimento de defesa contra infecções. No entanto, em quantidades excessivas as EROs causam dano celular e estão envolvidas na iniciação ou progresso de doenças crônicas degenerativas. Em contrapartida, os agentes antioxidantes desempenham um papel vital para reduzir os processos oxidativos no organismo. Dentre os quais destacam-se hidrolisados e peptídeos oriundos de fontes proteícas, que demonstram atividade antioxidante. Porém, se faz necessário o processo hidrolítico para que ocorra a liberação dos pequenos fragmentos de peptídeos com capacidade em reduzir as EROs. Todavia, as condições de hidrólise empregadas tais como tipo de enzima, concentração enzimática, pH, tempo e temperatura podem influenciar a formação de peptídeos com propriedades antioxidantes. Desta forma, esse estudo objetivou obter hidrolisado a partir das proteínas de sementes de quiabo com uso da enzima Alcalase® em diferentes condições hidrolíticas e avaliar a capacidade antioxidante dos hidrolisados produzidos. Utilizando um delineamento composto central rotacional (DCCR), foi avaliada a influência das variáveis independentes: concentração enzimática (CE) e tempo de hidrólise (T), sobre as variáveis dependentes: grau de hidrólise (GH), rendimento da recuperação de proteínas (RRP), capacidade antioxidante total (TAC) e sequestro dos radicais 2,2’-azinobis-(3-ethylbenzothiazoline)-6-sulfonic acid (ABTS) e 2,2-diphenyl-1-picrilidrazil (DPPH). Os resultados mostraram que o aumento da CE e T influenciaram positivamente sobre o GH e TAC e apenas o aumento do T influenciou no RRP, a capacidade de eliminação dos radicais ABTS e DPPH não foram influenciadas pelas variáveis independentes. Foi verificado que o aumento da TAC é diretamente proporcional ao aumento do GH. O perfil eletroforético revelou que o concentrado proteico de sementes de quiabo (CPSQ) apresenta bandas proteícas com massas relativas acima de 38 kDa e menor que 8,5 kDa. Foi constatado ainda a eficiência do processo de hidrólise pela Alcalase®, através do desaparecimento da maioria das bandas proteicas e aparecimento de peptídeos de massa molecular < 3,5 kDa nos hidrolisados com maior GH. O CPSQ apresentou menor TAC e capacidade sequestrante dos radicais ABTS e DPPH em comparação aos hidrolisados obtidos. Operando-se as melhores condições das variáveis independentes (CE e T) obtidas no estudo de otimização, a partir da metodologia do DCCR foi possível obter um hidrolisado considerado ótimo, cuja concentração enzimática foi de 2% e tempo de hidrólise de 300 min, nesta condição o hidrolisado resultou em maior GH (19,32%), TAC (51,54%) e resultados expressivos para DPPH (52,60%) e ABTS (73,04%). O hidrolisado ótimo apresentou um teor considerável de aminoácidos com capacidade em doar prótons e elétrons, destacando-se os ácidos (32,90 g/100g de proteína), hidrofóbicos (38,58 g/100g de proteína) e aromáticos (9,43 g/ 100g de proteína). Os resultados evidenciam que o hidrolisado proteico de sementes de quiabo surge como um composto bioativo promissor, com capacidade antioxidante. No entanto, outros estudos são necessários para avaliar os efeitos que o hidrolisado pode produzir in vivo, no intuito de constatar a efetividade da atividade antioxidante no organismo humano.

Atualmente é grande o interesse pelo aproveitamento da biomassa vegetal visando à obtenção de bioetanol de segunda geração. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a produção de etanol de segunda geração a partir de hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar pelas leveduras Scheffersomyces stipitis NRRL Y-7124 e Candida shehatae UFMG HM 52.2 visando à aplicação em bioprocessos com campo eletromagnético. Salienta-se ainda que a importância do presente trabalho se dá, não apenas pelo caráter inovador desta pesquisa, mas também pelo fato do bioeletromagnetismo e particularmente biorreatores assistidos por campos eletromagnéticos constituírem uma recente e promissora área de pesquisa na biotecnologia onde é possível estudar alternativas que resultem no aumento do rendimento e/ou da produtividade do processo de fermentação. Numa primeira etapa, foram realizados experimentos em bateladas simples em meio contendo hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar previamente destoxificado e suplementado com extrato de levedura para a avaliação da influência das variáveis pHinicial, agitação e vazão de ar no fator de conversão de açúcares em etanol para cada uma das leveduras, de acordo com um planejamento fatorial completo 23 com três repetições no ponto central. As melhores condições operacionais obtidas para a levedura S. stipitis NRRL Y-7124 foram 100 rpm, 0,7 vvm e pHinicial de 6,50 com um kLainicial de 3 h-1 as quais exerceram uma influência positiva sobre o processo fermentativo, obtendo-se valores de YP/S de 0,16 g/g e QP de 0,10 g L-1 h-1. Para a levedura C. shehatae UFMG HM 52.2 as condições foram 100 rpm, 0,1 vvm e pHinicial de 6,50 com um kLainicial de 0,2 h-1 obtendo-se valores de YP/S de 0,44 g/g e QP de 0,25 g L-1 h-1. Segundo os resultados obtidos, observou-se que a levedura C. shehatae apresentou maiores valores de fator de rendimento e produtividade em etanol quando comparados à levedura S. stipitis. Posteriormente, foi avaliada a influência da configuração do campo eletromagnético no processo de fermentação de hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar empregando a levedura C. shehatae imobilizada em polímero com propriedades magnéticas. Os resultados da influência das configurações do campo eletromagnético (axial e transveral) foram positivos observando-se aumento de 47 % na produção de etanol (configuração axial) em relação ao experimento controle (sem campo). Este estudo demonstrou que a levedura C. shehatae UFMG HM 52.2 apresentou-se com melhor performance fermentativa no hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar quando comparada à levedura S. stipitis e que os campos eletromagnéticos são uma tecnologia promissora no processo de obtenção de bietanol. / Currently the use of biomass is of huge interest into the second generation bioethanol process. Into this field, fermentation is a key process with numerous opportunities for innovation. Electromagnetic fields bioreactors stand for a new and promising research area for the yield and/or productivity improvement of fermentation process. This study focused on the utilization of hemicellulose hydrolysate from sugarcane bagasse for ethanol production by Scheffersomyces stipitis NRRL Y-7124 and Candida shehatae UFMG HM 52.2 strains intended to be applied in the electromagnetic-based bioprocesses. A 23 full factorial Central Composite Design (CCD), including three replications at the center point was applied to evaluate the effect of initial pH, agitation and air-flow rate on sugars to ethanol conversion for both strains. The experiments were carried out using stirred tank batch fermentor with medium supplemented with yeast extract and containing hemicellulose hydrolysate previously detoxified. S. stipitis showed the best ethanol production operating conditions obtained at 100 rpm, 0.7 vvm and initial pH 6.50 with kLainicial of 3 h-1 obtaining YP/S of 0.16 g/g and QP of 0.10 g L-1 h-1. For C. shehatae, the best conditions of 100 rpm, 0.1 vvm and pHinitial of 6.50 with kLainicial of 0.2 h-1 obtained YP/S of 0.44 g/g and QP of 0.25 g L-1 h-1. The results showed that yield and ethanol productivity for C. shehatae strain was higher comparing to S. stipitis. Subsequently, the influence of electromagnetic field configuration in the fermentation process of sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolyzate was evaluated using immobilized C. shehatae in a polymer with magnetic properties. The application of electromagnetic field configuration (axial and transversal) favored the ethanol production, observing at increase of 47 % in ethanol production (axial configuration) compared to the control experiment (no electromagnetic field). The present study demonstrated that C. shehatae yeast shows high fermentative potential for sugarcane hemicellulose hydrolyzate when compared to S. stipitis strain, and that electromagnetic fields are a promising technology tool to be used into the bioethanol process.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:23:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bruna.pdf: 2218151 bytes, checksum: 72c1c9063129258699329dd11860a24c (MD5) Previous issue date: 2013-02-21 / There are currently several studies aiming to convert plant biomass, which offers low cost and high generation in a sustainable and alternative energy source, thus adding economic value to the material. Lignocellulosic fibers, after passing through specific pretreatment of hydrolysis, originate fermentable sugars that can be biotransformed on second-generation ethanol. The breaking of this complex results in two main fractions, the cellulosic and the hemicellulosic fractions. The cellulosic one is still a challenge due to the cost, since it requires a pretreatment with high concentrations of acids and high thermal energy, and an enzymatic treatment too. The hemicellulosic fraction is more easily removable and it is composed primarily of xylose, but this sugar is not easily fermentable by traditional yeasts. The Pichia stipitis yeast has been studied due to its ability to use pentoses, appearing to be promising yeast for further industrial application. For this reason, this work aimed to evaluate fermentation parameters such as pH, temperature and agitation for ethanol production by Pichia stipitis ATCC 58376 in a medium consisting of the hemicellulosic hydrolyzate of sunflower meal, a by-product of sunflower oil extraction. In addition, the effects of inoculum adaptation were evaluated through the cultivation of cells in the hydrolyzed one and the reuse of the cells recovered at the end of the fermentation process. Sunflower meal was subjected to acid hydrolysis with sulfuric acid 6% (m/v), 120 atm in 20 min, resulting in a hemicellulosic hydrolyzate with 8.06 g.l-1 of glucose, 49.93 g.L-1 of xylose, 8.67 g.L-1 of arabinose, 3.55 g.L-1 of acetic acid, 0.031 g.L-1 of hydroxymethylfurfural, 0.033 g.L-1 of furfural, and 0.89 g.L-1 of phenols. The hydrolyzed one was detoxified by pH changes and adsorption with activated carbon to reduce or eliminate compounds formed during the hydrolysis, which are toxic to microbial metabolism. After this treatment, there was a reduction of 58% of acetic acid, and furfural, hydroxymethylfurfural and phenols were not detected in the hydrolyzate. Fermentations were conducted according to a factorial 33- DCCR, with 8 major tests, 6 axial and 3 central, totalizing 17 tests in different conditions of pH, temperature and agitation. Data analysis was performed using the STATISTICA 8.0 program. The tests showed no significant difference between them until the period of 72 hours, since in the test 14 (pH 5.0, 30ºC and 234 rpm) and in the 15, 16 and 17 central points (pH 5.0, 30° C and 150 rpm) it was verified the largest concentrations of ethanol, 13.31 g.L-1 and 13.28 g.L-1 respectively after 84 hours, regardless of the condition of the inoculum preparation. Efficiency and productivity were the same for the last five tests (13, 14, 15, 16 and 17): 0.45 g. g-1 and 0.185 g.l-1 .h-1after 84 hours of fermentation. The optimization of the process led to a final production of ethanol of 13.92 g.l-1, 4.38% higher than test 13, yield equivalent to the theoretical, 0, 51g.g-1, and productivity of 0.165 g.L-1.h-1 after 84 hours of fermentation. / Atualmente há vários estudos com objetivo de converter a biomassa vegetal, a qual apresenta baixo custo e alta geração, em uma fonte alternativa e sustentável de energia, agregando valor econômico à matéria. As fibras lignocelulósicas, após passarem por pré-tratamento específico de hidrólise, originam açúcares fermentescíveis que podem ser biotransformados em etanol de segunda geração. A quebra desse complexo resulta em duas frações principais: a celulósica e a hemicelulósica. A fração celulósica é ainda um desafio devido ao custo, já que esta requer um pré-tratamento com altas concentrações de ácidos e grande energia térmica e ainda um tratamento enzimático. A fração hemicelulósica é mais facilmente extraível e constituída principalmente por xilose, porém este açúcar não é facilmente fermentável por leveduras tradicionais. A levedura Pichia stipitis está sendo muito estudada devido a sua capacidade de utilizar pentoses, mostrando ser muito promissora para aplicação industrial. Por essa razão, este trabalho teve como objetivo avaliar parâmetros fermentativos como pH, temperatura e agitação para a produção de etanol por Pichia stipitis ATCC 58376, em meio constituído de hidrolisado hemicelulósico de farelo de girassol, um sub-produto da extração do óleo de girassol. Além disso, foram avaliados os efeitos da adaptação do inóculo pelo cultivo das células no hidrolisado e o reaproveitamento das células separadas ao final de repetições do processo fermentativo. O farelo de girassol foi submetido à hidrolise ácida com ácido sulfúrico 6% (m/v), 120 atm, por 20 min., resultando num hidrolisado hemicelulósico com 8,06 g.L-1 de glicose, 49,93 g.L-1 de xilose, 8,67 g.L-1 de arabinose, 3,55 g.L-1 de ácido acético, 0,031 g.L-1 de hidroximetilfurfural, 0,033 g.L-1 de furfural e 0,89 g.L-1 de fenóis. O hidrolisado foi destoxificado por alterações de pH e adsorção com carvão ativado, a fim de reduzir e/ou eliminar compostos formados durante a hidrólise, que são tóxicos ao metabolismo microbiano. Após esse tratamento, houve redução de 58% de ácido acético e o hidroximetilfurfural, furfural e fenóis não foram detectados no hidrolisado. As fermentações foram conduzidas segundo um esquema fatorial 33 - DCCR, com 8 ensaios principais, 6 axiais e 3 centrais, totalizando 17 ensaios, em diferentes condições de pH, temperatura e agitação. A análise dos dados foi realizada empregando-se o programa STATISTICA 8.0. Os ensaios apresentaram diferença significativa entre si até o período de 72 horas, sendo que no ensaio 14 (pH 5,0, 30ºC e 234 rpm) e nos ensaios 15, 16 e 17 nos pontos centrais (pH 5,0, 30 ºC e 150 rpm) foram verificadas as maiores concentrações de etanol, 13,31 g.L-1 e 13,28 g.L-1, respectivamente, em 84 horas e independentemente da condição de preparo do inóculo. O rendimento e a produtividade foram iguais para os cinco últimos ensaios (13, 14, 15,16 e 17), 0,45 g.g-1 e 0,185 g.L-1.h-1 em 84 horas de fermentação. A otimização do processo levou a uma produção final de etanol de 13,92 g.L-1, 4,38% superior ao ensaio 13, rendimento equivalente ao teórico: 0,51g.g-1 e produtividade de 0,165 g.L-1.h-1 em 84 horas de fermentação.

The production and use of protein hydrolysates, derived from animal and vegetable sources in specific formulations is an area of growing interest. Protein hydrolysates can be obtained mainly by three methods: alkaline hydrolysis, enzymatic hydrolysis and acid hydrolysis. However, enzymatic hydrolysis shows to be more beneficial, and with this purpose various enzymes from different sources are used in order to obtain protein rich hydrolysates. Three proteolytic enzymes called Papaína®, Flavourzyme® and Protamex® were used for hydrolysis of mechanically separated meat MSM and manually deboned chicken carcass MDC. The hydrolysis occurred in a thermostatic bath with controlled temperature, time and pH, specific to each of the three enzymes used. Proximal composition of raw materials and lyophilized hydrolysates obtained was performed. Also were performed control analysis of hydrolysis such as degree of hydrolysis, protein, total solids, ash and characterization of amino acid hydrolysates. The results were evaluated by analysis of variance and Tukey test. Protein hydrolysates obtained from MSM and MDC had high protein content characterizing them as a promising raw material in the formulation of special diets. The highest degree of hydrolysis with MCS was obtained with Papaína, and the most efficient MDC enzyme in the enzymatic hydrolysis was Papaína, followed by Protamex and Flavourzyme. The hydrolysates obtained from the MCS with Papaína obtained higher protein and soluble solids content and lower ash content when compared to other hydrolysates with Protamex and Flavourzyme. For the raw MDC, the highest levels of proteins were found in the hydrolyzate obtained with Papaína, soluble solids did not vary between Papaína and Protamex, but the enzyme Flavourzyme presented a smaller percentage of soluble solids (p <0.05) than the other two enzymes. The highest concentration of ash from the hydrolysates obtained from MDC with Protamex and Flavourzyme (6.75% to 7.97%) is the result of pH adjustment during hydrolysis. The amino acid composition of the hydrolysates demonstrates that both CMS and CMD derived from Papain obtained a composition closer to what is recommended by the control authorities. The functional properties of the hydrolysates are highly dependent on the degree of hydrolysis. The protein solubility increased with higher degree of hydrolysis and the hydrolyzate with highest solubility was MCS obtained from Papaína. The higher water retention capacity was presented by the enzyme hydrolyzate obtained with Flavourzyme on MSM and this property is inversely proportional to the degree of hydrolysis, such as the ability to retain oil which was higher with Flavourzyme on both raw materials. The emulsifying capacity was also higher with Flavourzyme on MSM, since this property also depends on the degree of hydrolysis. Therefore, based on the results, enzymatic hydrolysis becomes a useful tool for processing meat based raw materials. / A produção e a utilização de hidrolisados proteicos, oriundos de fontes animais e vegetais, em formulações específicas é uma área de crescente interesse. Os hidrolisados proteicos podem ser obtidos basicamente por três métodos, hidrólise alcalina, hidrólise enzimática e a hidrólise ácida. Porém, a hidrólise enzimática apresenta-se mais benéfica, e com este intuito várias enzimas das mais diferentes fontes são utilizadas, com a finalidade de obter hidrolisados proteicos, ricos em proteínas. Neste estudo foram utilizadas três enzimas proteolíticas denominadas de Papaína®, Flavourzyme® e Protamex® para a hidrólise de carne mecanicamente separada (CMS) e carcaça manualmente desossada (CMD) de frango. A hidrólise ocorreu em banho termostatizado com temperatura, tempo e pH controlados e específicos para cada uma das três enzimas utilizadas. Foi determinada a composição proximal das matérias-primas e dos hidrolisados liofilizados obtidos, também foram realizadas análises de controle da hidrólise como grau de hidrólise, teores de proteínas, sólidos totais, cinzas e caracterização de aminoácidos dos hidrolisados. Os resultados foram avaliados por análise de variância e teste de médias de Tukey. Os hidrolisados proteicos obtidos da CMS e da CMD de frango apresentaram alto conteúdo proteico caracterizando-se como uma matéria-prima promissora na formulação de dietas especiais. O maior grau de hidrólise com a CMS foi obtido com a Papaína, e para a CMD a enzima mais eficiente na hidrólise enzimática foi a Protamex seguida da Papaína e da Flavourzyme. Os hidrolisados obtidos a partir da CMS com a Papaína obtiveram maior teor proteico, de sólidos solúveis e menor teor de cinzas quando comparados com outros hidrolisados obtidos com a Flavourzyme e a Protamex. Para a matéria prima CMD, os maiores teores de proteínas foram encontrados no hidrolisado obtido com a Papaína, os sólidos solúveis não variaram entre a Papaína e Protamex, porém a enzima Flavourzyme apresentou um percentual de sólidos solúveis menores (p<0,05) que as outras duas enzimas. A maior concentração de cinzas dos hidrolisados provenientes da CMD obtidos com a Flavourzyme e com a Protamex (6,75% a 7,97%) é decorrente do ajustamento do pH durante a hidrólise. A composição de aminoácidos demonstra que os hidrolisados oriundos tanto da CMS como da CMD obtidos da Papaína possuem uma composição mais próxima da recomendada pelos órgãos de controle. As propriedades funcionais dos hidrolisados são altamente dependentes do grau de hidrólise. A solubilidade proteica aumentou com o aumento do grau de hidrólise e o hidrolisado que apresentou maior solubilidade foi com a CMS e com a papaína como enzima. A maior capacidade de retenção de água foi apresentada pelo hidrolisado obtido com a enzima Flavourzyme na CMS, e esta propriedade é inversamente proporcional ao grau de hidrólise. Da mesma forma a capacidade de retenção de óleo foi maior para a Flavourzyme, nas duas matérias-primas utilizadas. A capacidade emulsificante também foi maior para a Flavourzyme na CMS, já que esta propriedade também depende do grau de hidrólise. Assim, com base nos resultados obtidos conclui-se que a hidrólise enzimática torna-se uma ferramenta bastante útil na transformação das matérias-primas cárneas.

The master thesis addresses the issue of cultivation of selected strains of carotenogenic yeasts on waste materials of the food industry using a laboratory bioreactor. Carotenogenic yeasts are able to produce highly valuable metabolites during cultivation, which are located predominantly in the lipid part of the cells. Particularly, they are carotenoids, ergosterol, coenzyme Q and fatty acids. The thesis is divided into two main parts, the theoretical part and the practical part. The theoretical part describes individual yeast strains, types of waste materials, produced metabolites and methods of their analysis. The experimental part deals with the processing of waste materials of the food industry, specifically animal fat, whey and spent coffee grounds into the form of substrates usable as nutrition sources for yeast cultivation. Furthermore, cultivations focused on the recovery of the monitored metabolites and their analysis by using HPLC/PDA and GC/FID assemblies were studied as well. The yeast strains Rhodotorula mucilaginosa (CCY 19-4-6), Rhodotorula kratochvilae (CCY 20-2-26), Rhodosporidium toruloides (CCY 062-002-001), Sporidiobolus pararoseus (CCY 19-9-6) a Cystofilobasidium macerans (CCY 10-1-2) were used in this work. As one of the best producing strains Sporidiobolus pararoseus (CCY 19-9-6) was found, which achieved very high productions of carotenoids, coenzyme Q and ergosterol.

This diploma thesis deals with the evaluation of clinical manifestations in infants with allergic colitis and their overall nutritional status, anthropometry, blood count and antibodies against cow's milk proteins. Allergic colitis is one of the most common manifestations of infant allergy to cow`s milk protein with gastrointestinal involvement. The theoretical part summarizes the anthropometric evaluation of growth and development, infant nutrition, the most important laboratory indicators of nutritional status. The part is generally devoted to food allergies, mainly allergy to cow's milk protein. The practical part deals with the evaluation of a sample of examined patients in gastroenterology outpatient clinics and nutritional outpatient clinic of the Department of Pediatrics and Adolescent Medicine of the 1st Faculty of Medicine, Charles University and General Hospital in Prague. The observed group of infants with allergic colitis includes infants exclusively breastfed, breastfed by a mother following a non-dairy diet, infants on an extensive hydrolyzate or on an amino acid formula. The main goal of the diploma thesis was to trace the most common clinical manifestations and whether there are any changes in their nutritional status during the disease and its treatment. A total of 45 randomly...

Submitted by Gabriela Lopes (gmachadolopesufpel@gmail.com) on 2017-05-03T13:41:09Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) MARIA_25_04.pdf: 2995946 bytes, checksum: d7b7fa4d4fc79b39b52b4ecc6ca1f975 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2017-05-04T11:35:48Z (GMT) No. of bitstreams: 2 MARIA_25_04.pdf: 2995946 bytes, checksum: d7b7fa4d4fc79b39b52b4ecc6ca1f975 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-04T11:35:49Z (GMT). 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Filés de corvina foram hidrolisados com a enzima Alcalase 2.4L variando apenas o tempo, assim, foram obtidos hidrolisados com 2, 4 e 8 h de reação. Os teores de proteínas dos hidrolisados variaram de 78,28 a 82,30%, onde o hidrolisado com maior tempo de reação mostrou maior grau de hidrólise (32,1%) e maior poder de inibição da oxidação pelos métodos ABTS e DPPH (98,35% e 54,11%, respectivamente). No segundo estudo foram elaborados filmes à base de quitosana e goma xantana. Os filmes foram avaliados por seus grupos funcionais, propriedades estruturais, térmicas, morfológicas, físicas, mecânicas, ópticas e de barreira. Todos os filmes apresentaram picos endotérmicos no intervalo de 122 e 175 °C e picos exotérmicos largos acima de 200 °C, que foram atribuídos à temperatura de fusão e à decomposição térmica, respectivamente. Estes resultados demonstraram que os filmes com goma xantana têm o Tm e o ΔmH mais elevados. Os filmes que contêm maior teor de goma xantana mostram também maior resistência à tração e a menor elongação. A adição de goma xantana não afetou a permeabilidade ao vapor de água, solubilidade em água e umidade dos filmes. No terceiro estudo, filmes à base de quitosana, goma xantana e hidrolisado proteico de corvina (Micropogonias furnieri) foram elaborados com o objetivo de avaliar suas propriedades antioxidantes, mecânicas, físicas, estruturais, morfológicas, térmicas e de barreira. A mistura de goma xantana e hidrolisado promoveram algumas alterações nos filmes de quitosana. A adição de goma xantana aumentou a resistência a tração e alterou os parâmetros de cor dos filmes. A adição de hidrolisado proteico de corvina propiciou significativa atividade antioxidante aos filmes, no entanto, maiores concentrações tendem aumentar a umidade e diminuir a resistência dos mesmos. Todos os filmes apresentaram uma estrutura homogênea, sem separação de fases e livres de fissuras. Não foram observadas diferenças significativas quanto à solubilidade e à permeabilidade ao vapor de água nos filmes estudados. Já no quarto estudo objetivou-se avaliar a eficiência de filmes à base de quitosana e goma xantana na conservação de filés de corvina mantidos sob refrigeração durante 9 dias. Avaliou-se a composição proximal, perda de massa, cor, pH, N-BVT (Bases Voláteis Totais) e perfil microbiológico. Os resultados demonstraram que a combinação de quitosana e goma xantana proporcionaram melhorias na qualidade do pescado refrigerado, uma vez que reduziu as N-BVT, inibiu o crescimento de Staphylococcus coagulase positiva, Salmonella spp e coliformes a 45 °C. / Biodegradable films have aroused the interest of the scientific community for presenting potential as packaging materials. They improve quality and reduce food waste, as well as cooperate with the preservation of the environment. In this sense, the general objective of this research was to evaluate chitosan based films combined with xanthan gum and enzymatic protein from croaker (Micropogonias furnieri). Thus, this work contemplates four chapters. In the first study, enzymatic hydrolysates of croaker (Micropogonias furnieri) were evaluated through the proximal composition, degree of hydrolysis, antioxidant activity, molar mass distribution profile and amino acid composition. Croaker fillets were hydrolyzed with the enzyme Alcalase 2.4L varying only the time, thus, hydrolysates with 2, 4 and 8 h of reaction were obtained. The hydrolyzate protein content varied from 78.28-82.30%, the hydrolyzate with the highest hydrolysis time showed a higher degree of hydrolysis (32.1%) and a higher oxidation inhibition power by the ABTS and DPPH methods (98.35% and 54.11%, respectively). In the second study, films based on chitosan and xanthan gum were elaborated. The films were evaluated by their functional groups, structural, thermal, morphological, physical, mechanical, optical and barrier properties. All films showed endothermic peaks in the range of 122-175 °C and wide exothermic peaks above 200 °C, which were attributed to melt in temperature and thermal decomposition, respectively. These results demonstrated that films with xanthan gum have the highest Tm and ΔmH. Films containing higher xanthan gum content also show higher tensile strength and lower elongation. The addition of xanthan gum did not affect the water vapor permeability, water solubility and moisture of the films. In the third study, films based on chitosan, xanthan gum and protein hydrolysate of croaker (Micropogonias furnieri) were elaborated with the objective of evaluating its antioxidant, mechanical, physical, structural, morphological, thermal, optical and barrier properties. The mixture of xanthan gum and hydrolyzate promoted some changes in the chitosan films. The addition of xanthan gum increased the tensile strength and altered the color parameters of the films. Croaker protein hydrolyzate addition gave significant antioxidant activity to the films, however, higher concentrations tend to increase humidity and decrease their resistance. All the films presented a homogeneous structure, without separation of phases and free of cracks. No significant differences were observed regarding the solubility and permeability to water vapor in the studied films. The fourth study aimed to evaluate the efficiency of chitosan and xanthan gum films in the conservation of croaker steaks kept under refrigeration for 9 days. Proximal composition, loss of mass, color, pH, N-BVT (Total Volatile Bases) and microbiological profile were evaluated. The results demonstrated that the combination of chitosan and xanthan gum provided improvements in the quality of refrigerated fish as it reduced N-BVT, inhibited growth of coagulase-positive Staphylococcus, Salmonella spp and coliforms at 45 °C.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar o uso combinado de processos de separação, visando a adequação do substrato rico em xilose (hidrolisado de bagaço de cana) para a obtenção de produtos por via fermentativa. Foram estudados processos como coagulação e precipitação seletiva de impurezas coloidais, separação com membranas de microfiltração e ultrafiltração e resinas de troca iônica, tendo como ponto de partida o hidrolisado concentrado 5,56 vezes (hidrolisado H1). Na avaliação dos ensaios de coagulação e precipitação foi utilizado planejamento fatorial fracionado, o qual auxiliou o estudo da performance de agentes coagulantes (policloreto de alumínio e polieletrólito aniônico), em diferentes concentrações, pHs e temperaturas. Como variável resposta foi determinado a redução de compostos fenólicos, resultando numa diminuição final de 32,67% e num modelo matemático que representa os parâmetros envolvidos no processo:[C. Fenólicos] = 13,82 + 4,54xpH + 0,03xPAC - 0,58xpH2 + 0,19xPAC2 - 0,25xpHxPAC. Após a determinação das melhores condições experimentais desta etapa, aplicou-se este modelo numa escala 36 vezes maior, resultando em uma diminuição de 10,49% destes contaminantes, produzindo o hidrolisado H2. Este hidrolisado foi percolado por resinas, e assim, determinou-se a série de resinas de troca iônica mais eficiente (série I: Amberlyst 15Wet, Amberlite FPA98, Amberlite 252Na e Amberlite IRA96). Esta etapa proporcionou uma redução de 96,29% no índice de cor, 98,72% dos compostos fenólicos, 74,19% do hidroximetilfurfural, 55,56% de furfural e 52,03% de ácido acético, utilizando um volume de leito de 20 mL, por coluna de resina. O hidrolisado H2, também, foi utilizado para a determinação do melhor modo de permeação por membranas de separação. Neste caso, optou-se em utilizar somente a membrana de ultrafiltração. A permeação do hidrolisado H2 por esta membrana resultou no hidrolisado H3, e em reduções de 12,50% de ácido acético, 33,00% de compostos fenólicos e 54,29% no índice de cor. Assim, o hidrolisado H3 foi percolado pela série de resinas mais eficiente, obtendo ao final uma diminuição de 63,29% do ácido acético, 75,86% de furfural, 77,78% de hidroximetilfurfural e 88,09% dos compostos fenólicos, promovendo uma redução de 90,90% no índice de cor. A seguir, o hidrolisado purificado foi submetido a fermentações para a produção de xilitol e etanol. Essas bioconversões foram aptas a produzir 0,250g/L.h de xilitol e 0,265g/L.h de etanol além de apresentarem rendimentos de 0,68g/g de xilitol por xilose consumida e 0,30g/g de etanol por xilose consumida. Estes resultados indicam a boa fermentabilidade do hidrolisado tratado pelo processo combinado proposto. / This study evaluated the combined use of separation processes, seeking the adequacy of the substrate rich in xylose (hydrolysate of sugar cane bagasse) in the attainment of products from fermentative processes. During this research processes as coagulation and precipitation of selective colloidal impurities, microfiltration and ultrafiltration membranes separations and ion exchange resins were studied, taking as its starting point a hydrolysate concentrate 5.56 times (hydrolysate H1). During the tests of coagulation and precipitation a fraction factorial design was applied, which helped the study of coagulating agents performance (aluminum polychloride and anionic polyelectrolyte) in different concentrations, pH and temperatures. The response variable utilized was phenolic compounds reduction resulting in a drop of 32.67% and the mathematical model that represents the parameters involved in the process was: [C. Fenólicos] = 13.82 + 4.54 xpH + 0.03 xPAC - 0.58 xpH2 + 0.19 xPAC2 - 0.25 xpHxPAC. After determining the best experimental conditions of this step, this model was applied on a scale 36 times greater resulting in a decrease of 10.49% on contaminants, producing the hydrolysate H2. This hydrolysate was percolated through resins and determined the sequence of ion exchange resins more efficient; Serie I (Amberlyst 15Wet, Amberlite FPA98, Amberlite 252Na and Amberlite IRA96). This step reduced 96.29% in the index of color, 98.72% of phenolic compounds, 74.19% of hydroxymethylfurfural, 55.56% of furfural and 52.03% acetic acid, using a bed volume of 20 mL for each resin column. The hydrolysate H2 also was used to determine the best way of membranes permeation. In this case, opted to use only the ultrafiltration membrane. The permeation of the hydrolysate H2 through membrane resulted the hydrolysate H3, and showed reductions of 12.50%, 33.00% and 54.29% in acetic acid, phenolic compounds and index of color, respectively. Thus, the hydrolysate H3 was percolated through the resins series more efficient, obtaining a decrease of 63.29% of acetic acid, 75.86% of furfural, 77.78% of hydroxymethylfurfural and 88.09% of phenolic compounds, promoting a reduction of 90.90% in the index of color on the finish treatment. So this hydrolysate purified was subjected to fermentations for the production of xylitol and ethanol. These bioconversions were able to produce 0.250 g/L.h of xylitol and 0.265g/L.h of ethanol and showed xylitol yield from xylose of 0.68g/g and ethanol yield from xilose of 0.30g/g in ethanol. Theses results indicate the good fermentability of the hydrolysate treated by proposed combined process.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar o uso combinado de processos de separação, visando a adequação do substrato rico em xilose (hidrolisado de bagaço de cana) para a obtenção de produtos por via fermentativa. Foram estudados processos como coagulação e precipitação seletiva de impurezas coloidais, separação com membranas de microfiltração e ultrafiltração e resinas de troca iônica, tendo como ponto de partida o hidrolisado concentrado 5,56 vezes (hidrolisado H1). Na avaliação dos ensaios de coagulação e precipitação foi utilizado planejamento fatorial fracionado, o qual auxiliou o estudo da performance de agentes coagulantes (policloreto de alumínio e polieletrólito aniônico), em diferentes concentrações, pHs e temperaturas. Como variável resposta foi determinado a redução de compostos fenólicos, resultando numa diminuição final de 32,67% e num modelo matemático que representa os parâmetros envolvidos no processo:[C. Fenólicos] = 13,82 + 4,54xpH + 0,03xPAC - 0,58xpH2 + 0,19xPAC2 - 0,25xpHxPAC. Após a determinação das melhores condições experimentais desta etapa, aplicou-se este modelo numa escala 36 vezes maior, resultando em uma diminuição de 10,49% destes contaminantes, produzindo o hidrolisado H2. Este hidrolisado foi percolado por resinas, e assim, determinou-se a série de resinas de troca iônica mais eficiente (série I: Amberlyst 15Wet, Amberlite FPA98, Amberlite 252Na e Amberlite IRA96). Esta etapa proporcionou uma redução de 96,29% no índice de cor, 98,72% dos compostos fenólicos, 74,19% do hidroximetilfurfural, 55,56% de furfural e 52,03% de ácido acético, utilizando um volume de leito de 20 mL, por coluna de resina. O hidrolisado H2, também, foi utilizado para a determinação do melhor modo de permeação por membranas de separação. Neste caso, optou-se em utilizar somente a membrana de ultrafiltração. A permeação do hidrolisado H2 por esta membrana resultou no hidrolisado H3, e em reduções de 12,50% de ácido acético, 33,00% de compostos fenólicos e 54,29% no índice de cor. Assim, o hidrolisado H3 foi percolado pela série de resinas mais eficiente, obtendo ao final uma diminuição de 63,29% do ácido acético, 75,86% de furfural, 77,78% de hidroximetilfurfural e 88,09% dos compostos fenólicos, promovendo uma redução de 90,90% no índice de cor. A seguir, o hidrolisado purificado foi submetido a fermentações para a produção de xilitol e etanol. Essas bioconversões foram aptas a produzir 0,250g/L.h de xilitol e 0,265g/L.h de etanol além de apresentarem rendimentos de 0,68g/g de xilitol por xilose consumida e 0,30g/g de etanol por xilose consumida. Estes resultados indicam a boa fermentabilidade do hidrolisado tratado pelo processo combinado proposto. / This study evaluated the combined use of separation processes, seeking the adequacy of the substrate rich in xylose (hydrolysate of sugar cane bagasse) in the attainment of products from fermentative processes. During this research processes as coagulation and precipitation of selective colloidal impurities, microfiltration and ultrafiltration membranes separations and ion exchange resins were studied, taking as its starting point a hydrolysate concentrate 5.56 times (hydrolysate H1). During the tests of coagulation and precipitation a fraction factorial design was applied, which helped the study of coagulating agents performance (aluminum polychloride and anionic polyelectrolyte) in different concentrations, pH and temperatures. The response variable utilized was phenolic compounds reduction resulting in a drop of 32.67% and the mathematical model that represents the parameters involved in the process was: [C. Fenólicos] = 13.82 + 4.54 xpH + 0.03 xPAC - 0.58 xpH2 + 0.19 xPAC2 - 0.25 xpHxPAC. After determining the best experimental conditions of this step, this model was applied on a scale 36 times greater resulting in a decrease of 10.49% on contaminants, producing the hydrolysate H2. This hydrolysate was percolated through resins and determined the sequence of ion exchange resins more efficient; Serie I (Amberlyst 15Wet, Amberlite FPA98, Amberlite 252Na and Amberlite IRA96). This step reduced 96.29% in the index of color, 98.72% of phenolic compounds, 74.19% of hydroxymethylfurfural, 55.56% of furfural and 52.03% acetic acid, using a bed volume of 20 mL for each resin column. The hydrolysate H2 also was used to determine the best way of membranes permeation. In this case, opted to use only the ultrafiltration membrane. The permeation of the hydrolysate H2 through membrane resulted the hydrolysate H3, and showed reductions of 12.50%, 33.00% and 54.29% in acetic acid, phenolic compounds and index of color, respectively. Thus, the hydrolysate H3 was percolated through the resins series more efficient, obtaining a decrease of 63.29% of acetic acid, 75.86% of furfural, 77.78% of hydroxymethylfurfural and 88.09% of phenolic compounds, promoting a reduction of 90.90% in the index of color on the finish treatment. So this hydrolysate purified was subjected to fermentations for the production of xylitol and ethanol. These bioconversions were able to produce 0.250 g/L.h of xylitol and 0.265g/L.h of ethanol and showed xylitol yield from xylose of 0.68g/g and ethanol yield from xilose of 0.30g/g in ethanol. Theses results indicate the good fermentability of the hydrolysate treated by proposed combined process.