Orientador: Eleonora Cano Carmona / Coorientador: Michel Brienzo / Banca: Luis Henrique Souza Guimarães / Banca: Sandra Imaculada Maintinguer / Resumo: As enzimas xilanases são de grande interesse biotecnológico em função da sua habilidade na degradação da molécula de xilana, a principal hemicelulose presente na parede celular de plantas. Tais enzimas encontram aplicações nos mais diversos ramos da indústria como na produção de alimentos e bebidas, de cosméticos, de ração animal, de biocombustíveis entre outros. Em razão da sua composição química, os subprodutos lignocelulósicos, produzidos em grande quantidade pela agroindústria, se apresentam como uma potencial fonte sustentável para a produção de valiosos compostos como biocombustíveis, fertilizantes, rações, produtos químicos e enzimas. Assim, tendo em vista esse contexto, foi desenvolvido o presente trabalho, cujo objetivo foi caracterizar e purificar a principal endoxilanase produzida por uma linhagem de Aspergillus hortai cultivado em estado sólido e aplicá-la, nas formas bruta e purificada, na hidrólise de subprodutos agroindustriais. A purificação da enzima foi alcançada após três etapas cromatográficas, respectivamente, uma cromatografia de troca iônica seguida por cromatografias de interação hidrofóbica e exclusão molecular. Ao final das etapas, a enzima purificada apresentou recuperação de 1,1% e fator de purificação de 15,8 vezes. A enzima bruta e purificada se mostrou tolerante ao NaCl na presença de até 4 M do sal. Por outro lado, foi pouco tolerante à presença de íons e alguns compostos como Hg2+, Cu2+, SDS, Triton X-100 e TWEEN 20/80. Em contrapartida, DTT e... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Xylanases raise a biotechnological interest due to its ability to degrade xylan. Such enzymes find use in a variety of industrial processes such as the production of food and beverage, cosmetics, animal feed, second generation ethanol, among many others. As for its chemical composition, lignocellulosic byproducts, widely produced by agroindustry, presents itself as a potential sustainable source for production of valuable composts like soil fertilizers, animal feed, chemical products and enzymes. In this context, the main xylanase produced by an Aspergillus hortae strain, cultivated in solid state (SSF), was characterized, purified and applied in the hydrolysis of hemicellulose from corn by-products. Enzyme purification was achieved after three chromatographyc steps, respectively, an ion exchange chromatography followed by hydrophobic interaction and molecular exclusion chromatographys. After the purification steps, a final yield of 1.1% and purification fold of 15.8 was achieved. Both crude and purified enzyme showed high tolerance to NaCl in the presence of up to 4 M of the salt. The enzyme displayed a very low tolerance to some metal ions and chemical compounds, especially Hg2+, Cu2+, SDS, Triton X-100 and TWEEN 20/80. On the other hand, DTT and β- mercaptoetanol at 10 mM stimulated crude enzyme activity in 13% and 19%, respectively. As for the crude enzyme, optimum temperature and pH were, respectively, 60 °C and 6.0, in the absence and presence of 0.5 and 2.5 M NaCl. It ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Luciana Francisco Fleuri / Banca: Luiz Fernando Rolim de Almeida / Banca: Haroldo Yukio Kawaguti / Resumo: O presente estudo está dividido em cinco capítulos, o primeiro apresenta uma revisão bibliográfica sobre o uso de subprodutos agroindustriais vegetais como fonte de compostos bioativos e aplicações industriais de lipases. Os capítulos seguintes descrevem o estudo de matrizes vegetais para obtenção de lipases, bem como a aplicação das lipases mais promissoras em reações de hidrólise e síntese. As matrizes de laranja e manga foram as que apresentaram maior potencial, pois além da elevada atividade lipolítica são abundantes e possuem processos de produção e processamento bem estabelecidos. Pela primeira vez, foi constatada a presença de lipases em três subprodutos do processamento de suco de laranja denominadas casca, bagaço e frit e em três partes de manga denominadas casca, polpa e semente, as quais, apresentaram atividade em ampla faixa de pH desde o neutro (6-7) ao alcalino, elevada termoestabilidade e atividade em diferentes p-NP-ésteres, apresentando atividade de até 77,7 U/g para o extrato enzimático bruto do subproduto denominado frit de laranja e de 170 U/g para o extrato bruto de casca de manga. Todas as matrizes de laranja e de manga foram capazes de catalisar as reações de hidrólise e esterificação, sendo observado taxa de 58,5% de esterificação de ácido oleico para uma lipase obtida de manga. Cinco matrizes foram capazes de catalisar reações de alcoólise, sendo elas casca e polpa de manga em óleo de milho, polpa e semente de manga em óleo de soja e frit de laranja em óleo de soja / Abstract: This study is divided into five chapters, the first presents a literature review on the use of agroindustrial byproducts plant as a source of bioactive compounds and industrial applications of lipases. The following chapters describe the study of vegetable matrices for obtaining lipases, as well as the most promising application of lipases for the hydrolysis and synthesis. The lipases of orange and mango showed the greatest potential, because besides the high lipase activity are abundant and have production processes and well established processing. For the first time, the presence of lipase was determined in byproducts of processing of orange juice called peel, core and frit and three parts of manga called peel, pulp and seed, which showed activity in a wide pH range from neutral (6-7) to alkaline thermostability and activity at different p-NP- esters. Having activity of up to 77.7 U/g for the raw byproduct enzyme extract called frit orange and 170 U/g for the raw enzyme extract from peel of mango. All arrays of orange and mango were able to catalyze the reactions of hydrolysis and esterification, observed the rate of 58.5% on the esterification of oleic acid by lipase obtained from mango. Five matrices were able to catalyze the alcoholysis reactions, peel and pulp mango in corn oil, mango seed and pulp in soybean oil and orange frit in soybean oil / Mestre

Orientador: Dejanira de Franceschi de Angelis / Coorientador: Hércules Menezes / Banca: Luciana Fontes Coelho / Banca: Marta Siviero Guilherme Pires / Resumo: O aumento da população mundial e, consequentemente, a crescente demanda por alimentos, gera grande quantidade de resíduos agroindustriais, como a folha (FFM) e bagaço (FBM) de mandioca (Manhit esculent Crantz), onde a folha é descartada no campo e o bagaço é um resíduo sólido proveniente da extração do amido. Uma alternativa de agregar valor a estes resíduos é a biotransformação utilizando microrganismos. O objetivo deste trabalho foi promover a bioconversão proteica da folha e bagaço de mandioca pelo fungo Rhizopus oligosporus por meio da fermentação em estado sólido e avaliar a contribuição do adubo NPK (30: 10: 10) na fermentação e nos parâmetros analisados... / Abstract: The increasing world population and the growing demand for food, generates lots of organic residues such as leaf (FFM) and bagasse (FBM) cassava (Manhit esculenta Crantz), where the leaf is discarded in the field and bagasse is a sold residue from the extraction of starch. An alternative to adding value to these residues is the biotransformation using microorganisms. The objective of this work was to promote protein bioconversion of leaf and cassava bagasse by the fungus Rhizopus oligosporus by solid state fermentation and evaluate the contribution of NPK fertilizer on fermentation and the parameters analyzed... / Mestre

Orientador: Pedro de Oliva Neto / Banca: Michel Brienzo / Banca: Eleni Gomes / Resumo: O desenvolvimento de bioprocessos para produção de alimentos e energia, que utilizam resíduos agroindustriais como matéria-prima, é alvo de intensas pesquisas no mundo devido às limitações de novas fronteiras agrícolas e de fontes de energia renováveis. A utilização de enzimas nesses processos produtivos surge como uma forte tendência, dentre elas, as amilases. O objetivo desse estudo foi a otimização da produção de amilases empregando o fungo Rhizopus microsporus var. oligosporus, cultivado em Fermentação em Estado Sólido (FES), tendo como substrato os resíduos agroindustriais: farelo de trigo, bagaço de mandioca e bagaço de cana de açúcar. O hidrolisado obtido da hidrólise do bagaço de mandioca foi avaliado quanto à sua fermentabilidade por meio da fermentação alcoólica em batelada alimentada por Saccharomyces cerevisiae. A melhor fonte de carbono como substrato para formulação do meio de cultivo foi aquele contendo 100% de farelo de trigo. Em relação às fontes de nutrientes para produção de amilases, a maior atividade amilolítica (418 U/g) foi para a solução de nutrientes contendo (%): 1,34 de sulfato de amônio, 0,54 de monofosfato de amônio (MAP) e 1,86 de ureia. Porém, foi observado que, ao acrescentar um mínimo de 0,01 % (m/m) de extrato de levedura na solução de nutrientes, obteve-se aumento na atividade amilolítica de 418 U/g para 551 U/g. A hidrólise enzimática do bagaço de mandioca foi feita com a associação de celulases comerciais (Novozyme) (10 FPU/g no tempo zero horas) e com o extrato amilolítico (12 U/g no tempo 10 horas de reação) produzido em FES para a obtenção de um hidrolisado concentrado. Com estas condições foi possível converter 63% de bagaço em açúcares redutores com predomínio de glicose. Por meio da fermentação alcoólica em batelada alimentada por (Resumo completo clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The development of bioprocesses for food and energy production, which makes use of agricultural waste as raw material, is focus of intense research around the world due to limitations on new agricultural frontiers and on renewable energy sources. The use of enzymes in these processes emerges as a strong trend, among them, amylases. The aim of this study was the amylase production optimization employing fungus Rhizopus microsporus var. oligosporus, grown by Solid Station Fermentation (SSF), using as substrate these agricultural waste: wheat bran, cassava bagasse and sugarcane bagasse. The hydrolizate obtained from cassava bagasse hydrolysis was evaluated with regards to its fermentability through fed-batch alcoholic fermentation by Saccharomyces cerevisiae. The best carbon source as substrate for the culture medium formulation was the one containing 100% wheat bran. Regarding salts sources for amylases production, the higher amylolytic activity (418 U/g) was for the nutrient solution containing (%): ammonium sulfate 1.34; ammonium monophosphate 0.54 and urea 1.86. However, the addiction of 0.01% (w/w) yeast extract in salts solution, amylolytic activity increased from 418 U/g to 551 U/g. The enzymatic hydrolysis of cassava bagasse was performed with the combination of commercial cellulases (Novozyme) (10 FPU/g at time zero hours) and the amylolytic extract (12 U/g at time 10 hours) produced by SSF to obtain a hydrolizate concentrate. With these conditions it was possible to convert 63% of bagasse in reducing sugars predominantly glucose. Through the fed-batch alcoholic fermentation tests by Saccharomyces cerevisiae, efficiencies were determined as 74.6 and 76.8%, and the ethanolic productivities with 3.14 gL-1h-1 and 1.61 gL-1h-1, at 12 and 24 h, respectively. Ethanol production from cassava bagasse hydrolyzate (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Dejanira de Franceschi de Angelis / Banca: Marta Mitsui Kushida / Banca: Jorge Horii / Banca: Carlos Renato Corso / Banca: Aureluce Demonte / Resumo: O Brasil destaca-se como um dos principais produtores e processadores de mandioca (Manihot esculenta) do mundo e, portanto, gera grande quantidade de produtos considerados resíduos mas, com potencial de utilização. Folhas e bagaço de mandioca são os dois principais co-produtos gerados, e juntos apresentam quantidade elevada de proteínas e carboidratos, com qualidade propícia para o processo de fermentação em estado sólido (FES). A utilização de subprodutos da agroindústria constitui uma oportunidade para aumentar e diversificar a produção de alimentos uma vez que eles apresentam composição química de carboidratos, proteínas, gorduras e minerais compatíveis com outros produtos de tradição alimentar. Além de melhorar o aproveitamento do esforço agrícola de produção, pode aumentar o rendimento financeiro e diminuir a geração de resíduos. O bagaço de mandioca é o principal subproduto resultante da extração do amido de seu tubérculo, gerando enorme quantidade de resíduos com cerca de 90 % de carboidratos com potencial de aproveitamento. As folhas de mandioca, também considerados resíduos, apresentam cerca de 40 % de proteína bruta. Estas características tornam esses resíduos ideais para serem utilizados como substrato no processo de FES. A fermentação predispõe a melhorar a biodisponibilidade de aminoácidos (incluindo os essenciais) e os ácidos graxos. Com o objetivo de verificar a influência de FES em substratos contendo folhas e bagaço de mandioca, foram realizadas avaliações qu... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Brazil stands out as one of the leading producers and processors of cassava (Manihot esculenta) in the world and therefore generates large quantity of products considered as waste but with potential use. Cassava leaves and bagasse are the two main byproducts generated, and together they present a high amount of proteins and carbohydrates, with quality suitable for the process of solid-state fermentation (SSF). The use of agro-industry by-products is an opportunity to increase and diversify food production since they present chemical composition of carbohydrates, proteins, fats and minerals compatible with other food tradition products. Besides improving the use of agricultural production effort may increase the financial income and reduce the generation of waste. Cassava bagasse is the main by-product of starch extraction from its tuber, generating huge amount of waste with about 90% of carbohydrate, presenting exploitation potential. Cassava leaves also regarded as waste, has about 40% crude protein. These features make these by-products suitable for use as the substrate in the SSF process. Fermentation predisposes to improve the bioavailability of amino acids (including the essential) and fatty acids. In order to check the influence of SSF on substrates containing leaves and cassava bagasse, evaluations were carried out as the amino acid content of proteins, fatty acids and cyanide in SSF processes promoted by Lentinula edodes, Pleurotus ostreatus, Agaricus blazei and Rhizo... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre