Orientador: Marco Aurelio Cremasco / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-15T13:21:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Melo_KikiPinheiro_D.pdf: 15983224 bytes, checksum: 1c988a8b59f7838580bd3500b217ba4a (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Nesta Tese de doutorado foi feita a avaliação de um secador atmosférico condutivo com agitação mecânica, utilizando-se esferas de vidro como material inerte, na secagem do sedimento resultante da centrifugação do resíduo da indústria de cerveja, levedura da espécie Saccharomyces cerevisiae, após ser reutilizada na fabricação de cerveja por oito vezes. O secador operou com carga de sedimento de levedura (150 g e 300g), temperatura da superfície de aquecimento (60°C e 90°C) e velocidade de rotação do impelidor (15 rpm e 30 rpm). A levedura na forma original (suspensão) comporta-se reologicamente como um fluido newtoniano para temperaturas até 45ºC, não-newtoniano para temperaturas entre 45ºC e 75ºC (plástico de Bingham). O sobrenadante comporta-se como fluido newtoniano nas temperaturas de 25°C a 40°C, entre 45ºC e 75ºC apresenta comportamento dilatante e o sedimento como um fluido não-newtoniano (pseudoplástico). Avaliando a remoção de voláteis ao longo do tempo, foi possível identificar mecanismos e etapas distintas de secagem para o sedimento de levedura como consequência dos parâmetros operacionais do secador. Além disso, observou-se também que tais parâmetros afetam o produto seco, ou seja, influenciam na distribuição granulométrica, no diâmetro médio de partícula e área específica do mesmo, com menor intensidade a massa específica dos aglomerados, e de modo irregular a esfericidade das partículas. A maior rotação do impelidor conduz a menores valores para os diâmetros médios de aglomerados e efeito contrário é observado com o aumento da carga de sedimento, pois apresenta maior volume de material. Em ensaios preliminares, foi identificado um grande potencial de utilização do subproduto das dornas de fermentação da indústria cervejeira na forma de pó, a levedura S. cerevisiae, como bioadsorvente para o tratamento de soluções aquosas de metais, principalmente de chumbo (II) com cerca de 90% de remoção. A qualidade do produto em forma de pó também foi avaliada na aplicação como complemento alimentar e constatou-se que o teor de proteína fica entre 55,22% a 58,35%, assim como apresenta um indicativo como complemento nutricional, principalmente em associação ao milho, devido ao alto teor de lisina encontrado. / Abstract: This thesis allowed evaluating the conductive atmospheric dryer with mechanical agitation, using glass beads as inert particles for drying a residue from brewery (yeast of Saccharomyces cerevisiae species) after being used eight times. The dryer was operated with the sediment load of yeast (150 g and 300 g), heating surface temperature (60 ºC and 90 ºC) and impeller rotational speed (15 rpm and 30 rpm). The yeast suspension behaves rheologically as a Newtonian fluid for temperature up to 45 º C, as a non-Newtonian fluid at temperatures between 45 ºC and 75 ºC (Binghan plastic). The supernatant also behaves as Newtonian fluid for temperature of 25 ºC until 40 ºC, between 45 ºC and 75 ºC shows dilatant behavior and their sediment as non-Newtonian fluid characterized as pseudoplastic. For the removal of volatile over time it was possible to identify mechanisms and distinct stages of yeast sediment drying as a result of dryer operating parameters. In addition, it was also observed that dryer parameters affect the dry product, or influence the average particle diameter and specific area, in lesser extent the clusters density, and in an so irregular way for the particles sphericity. High impeller rotation leads to lower values for average diameter of clusters. The opposite effect is observed with increasing sediment load, because it presents greater material volume. In preliminary tests, it was identified a great potential for use of the by-product of fermentation vessels from beer industry (in powder form), the Saccharomyces cerevisiae yeast as bioadsorbent for the treatment of aqueous solutions of metals, particularly lead (II) with about 90% of removal. The quality of the product in powder form was also evaluated in application as a food supplement. In yeast powder, it was found a protein content between 55.22% and 58.35%. This protein content gives na indication of its use as a nutritional supplement, especially in combination with corn, due to the high lysine content founded. / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Francisco Maugeri Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-15T18:37:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Motta_FernandaLopes_M.pdf: 741375 bytes, checksum: 2dd5dcca312294d6118957b0bf359271 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O interesse no estudo dos sistemas das xilanases vem sendo estimulado pela sua utilidade em uma variedade de processos biotecnológicos. Estas enzimas podem ser aplicadas em indústrias de panificação, melhorando a textura, o volume da massa e o tempo de prateleira dos produtos; em vinícolas e cervejarias, favorecendo a etapa de filtração e a clarificação, além de ser adicionada à ração animal de aves e suínos para aumentar a digestibilidade. Diante da importância da aplicação das xilanases e da necessidade desenvolver condições que otimizem a produção dessas enzimas a fim de tornar sua utilização comercial menos restrita, estudos têm sido realizados visando obter maior produtividade e substratos de baixo custo. O objetivo deste trabalho foi otimizar a produção de xilanase a partir de uma cepa de levedura silvestre isolada da Mata Atlântica utilizada em estudo anterior, indicando potencial para produção de uma enzima estável. Duas cepas foram testadas inicialmente a fim de selecionar a mais adequada para este estudo. Uma vez selecionada, a cepa foi utilizada para testar a influência do tampão fosfato sobre a produção de xilanase e os resultados mostraram que a adição de tampão fosfato ao meio de cultura exerce um efeito negativo tanto em relação à biomassa da levedura quanto à produção e atividade da enzima. A partir desses resultados optou-se pela exclusão do tampão do meio e foi aplicado um planejamento experimental variando as condições de fermentação visando a otimização da produção da xilanase. Primeiramente, realizou-se um delineamento Plackett & Burman (PB) para determinar os efeitos principais das sete variáveis estudadas em relação à atividade enzimática, onde a temperatura e a concentração de xilanase foram consideradas estatisticamente significativas. Em seguida, realizou-se um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) de 11 ensaios onde as variáveis independentes foram aquelas consideradas significativas pelo PB. Os resultados obtidos pelos DCCR foram analisados por ferramentas estatísticas que confirmaram a confiabilidade do modelo preditivo para a atividade da enzima xilanase. De acordo com este modelo, a máxima atividade enzimática (67,45 UI) foi encontrada para os pontos centrais do planejamento, onde a concentração de xilana foi de 20 g.L-1 e a temperatura de 30°C / Abstract: The interest in the study of systems of xylanases has been stimulated by its usefulness in a variety of biotechnological processes. These enzymes could be applied to bakery, improving texture, volume and mass of the shelf life of products, wineries and breweries, supporting the step of filtration and clarification; also it could be added in poultry and pigs feed to increase digestibility. Due to this importance of application of xylanases and the necessity to develop conditions that optimize the production of these enzymes in order to make its commercial use less restricted, studies have been done to achieve higher productivity with low cost substrates. The objective of this work was to optimize the production of xylanase from a wild yeast strain isolated from Mata Atlântica. Two strains were tested initially in order to select the most appropriated one for this study. Once selected, it was tested the influence of phosphate buffer on the production of xylanase and the results showed that the addition of phosphate buffer to the culture medium has a negative effect on yeast biomass and activity enzyme produced. From these results it was decided to exclude the buffer used in medium and it was applied an experimental design aimed to optimize the conditions for xylanase production. At first, a design Plackett & Burman (PB) was done to determine the main effects of each variable studied in relation to enzymatic activity, where the temperature and the concentration of xylanase were considered statistically significant. Then, a central composite rotational design (DCCR) of 11 trials was carried out, where the independent variables were those considered significant by the PB. The results obtained by DCCR were analyzed by statistical tools that confirmed the reliability of the predict model to the xylanse activity enzyme. According to this model, the maximum enzyme activity (67,45 UI) was found at the central points of planning, where the concentration of xylan was 20 gL-1 and temperature of 30 ° C / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-08-08T13:33:11Z No. of bitstreams: 2 Tese - Márcia J. M. Maciel.pdf: 1847164 bytes, checksum: f13a405f00aadce7e4e1f61be4858081 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-08-08T13:33:52Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Márcia J. M. Maciel.pdf: 1847164 bytes, checksum: f13a405f00aadce7e4e1f61be4858081 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-08-08T13:34:08Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Márcia J. M. Maciel.pdf: 1847164 bytes, checksum: f13a405f00aadce7e4e1f61be4858081 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-08T13:34:08Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Márcia J. M. Maciel.pdf: 1847164 bytes, checksum: f13a405f00aadce7e4e1f61be4858081 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-03-23 / Brazil is the largest producer of sugarcane in the world and produces up to tons per year, and each ton produces approximately 140 kg of bagasse in the process. Part of this bagasse is burned to generate electricity in power plants. The excess of this waste causes environmental and storage problems. Bagasse of sugarcane can be a raw material of second generation ethanol, due to its availability and lignocellulosic composition. The use of this residue needs to pre-treatment so that their structure need to be broken and the cellulose, hemicellulose and lignin are exposed to hydrolysis, and the sugars available for fermentation. lignocellulosic enzymes are the most efficient in degrading wood and lignocellulosic materials, among them: laccase, lignin peroxidase and manganese peroxidase, all produced by fungi basidiomycetes. This work aimed to verify the production of ethanol by wild yeast taken from ruminant animals and verify the genes of lignocellulosic enzymes of fungi basidiomycetes for the hydrolysis of sugarcane bagasse. To evaluate the fermentative capacity of the CBA-524 yeast and CBA-519 and Pichia stipitis, they were first inoculated in synthetic media containing D-xylose and D-glucose, and then hydrolyzed through sugarcane bagasse, produced by acid hydrolysis 1% H2SO4. The basidiomycete fungi Hexagonia glabra, Pycnoporus sanguineus, Trametes sp. and Pleurotus sp. had their lignocellulosic enzymes genes sequenced and compared in GenBank. The CBA-524 and CBA-519 yeasts were identified as Meyerozyma guilliermondii and Pichia kudriavzevii, respectively, they produced ethanol from sugarcane bagasse hydrolysate. The four fungi (Hexagonia glabra UEA, Pycnoporus sanguineus UEA, Trametes sp. UEA and Pleurotus sp. UEA) amplified the laccase gene, but with low similarity. The identified yeasts showed good production of second generation bioethanol. / O Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar do mundo e chega a produzir toneladas por ano, e cada tonelada gera aproximadamente 140 kg de bagaço no processo. Parte deste bagaço é queimado para gerar energia elétrica nas usinas. O excesso deste resíduo causa problemas ambientais e de armazenamento. O bagaço de cana-de-açúcar pode ser uma das matérias-primas para a produção do etanol de segunda geração, devido à sua disponibilidade e composição lignocelulósica. O uso deste resíduo necessita de pré-tratamento para que sua estrutura seja quebrada e a celulose, e a hemicelulose fiquem expostas para fermentação. Para transformar os açúcares em etanol é necessária a seleção apropriada de leveduras. As enzimas lignocelulolíticas são as mais eficientes em degradar madeira e materiais lignocelulósicos dentre elas: lacase, lignina peroxidase e manganês peroxidase, todas produzidas por fungos basidiomicetos. Assim, este trabalho teve como objetivo verificar a produção de etanol por leveduras selvagens isoladas de animais ruminantes e verificar os genes das enzimas lignocelulósicas de fungos basidiomicetos para a hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar. Para avaliar a capacidade fermentativa das leveduras CBA-524 e CBA-519 e Pichia stipitis CBS6054, foram inoculadas primeiro em meios sintéticos contendo D-xilose e D-glicose, e depois em meio hidrolisado de bagaço de cana de açúcar, produzido pela hidrólise ácida de H2SO4 a 1%. A levedura CBA-524 foi identificada como Meyerozyma guilliermondi e CBA-519 como Pichia kudriavzevii, e produziram 3.01 g/L e 3,05 g/L etanol a partir de hidrolisado de bagaço de cana respectivamente. As leveduras identificadas mostraram uma boa produção de bioetanol de segunda geração. Os fungos basidiomicetos Hexagonia glabra, Pycnoporus sanguineus, Trametes sp. e Pleurotus sp. tiveram seus genes produtores de enzimas lignocelulolíticas sequenciados e comparados no GenBank. Os quatro fungos (Hexagonia glabra UEA, Pycnoporus sanguineus UEA, Trametes sp UEA e Pleurotus sp UEA) amplificaram o gene de lacase, mas com baixa similaridade. Foi possível identificar dois genes de lignina peroxidase nos fungos Trametes sp UEA Pleurotus sp UEA.

Microrganismos geneticamente modificados (OGMs), obtidos através das técnicas de biologia molecular são amplamente utilizados para as mais diversas finalidades, atingindo o ambiente, solo, águas, animais e até mesmo o Homem. Contudo, o comportamento e o destino destes microrganismos no ambiente, depois que sua função tenha sido completada, e onde estes não podem ser controlados, tem sido objeto de preocupação. Para diminuir os riscos potenciais associados à liberação (acidental ou intencional) dos OGMs no ambiente pesquisadores desenvolveram sistemas de contenção de microrganismos geneticamente engenheirados, baseados na clonagem de genes que codificam proteínas tóxicas, sob regulação de promotores indutíveis (para revisão ver Molin et aI., 1993). Estes sistemas permitem o controle da morte celular em tempo pré-determinado, com a indução do promotor que regula o gene que codifica a proteína tóxica. Contudo, embora as leveduras sejam tão importantes e úteis quanto as bactérias, não existem sistemas suicidas usados para contenção destes microrganismos. No presente trabalho, construímos um sistema suicida para a levedura Saccharomyces cerevisiae o qual apresenta o gene da nuclease de Serratia marcescens clonado sob controle do promotor ADH2GAPDH, que é reprimido por glicose. Desde que a nuclease é capaz de destruir DNA e RNA, tal sistema não permitirá que o material genético do OGM em questão, seja transferido para outros microrganismos, após a morte celular. A atividade da nuclease foi detectada in vivo, através da diminuição da viabilidade dos transformantes de levedura, após o consumo da glicose. Quando leveduras mutantes rad52 foram usadas como células hospedeiras, o efeito letal do plasmídeo foi dramaticamente aumentado. Por outro lado, a atividade da nuclease produzida nos tranformantes de levedura foi analisada in vitro, através da incubação de extratos celulares com DNA plasmidiano mostrando a completa degradação deste em gel de agarose. Além disso, em ensaio de microcosmos, a viabilidade das leveduras portadoras do plasmídeo suicida no ambiente diminuiu drasticamente quando comparada com células controles. Estes resultados mostram que a nuclease de Serratía marcescens é expressa de forma ativa em S. cerevísíae sendo capaz de evitar a permanência dos transformantes de leveduras no ambiente, em laboratório, ou em condições simulando o ambiente, sem a necessidade de um indutor adicional. / Genetic Engineered Microorganisms (GEMs), obtained by molecular biology techniques, are becoming of widespread use for different purposes thus reaching the environment, including soil, water, plants, animais and Man. However, the behavior and fate of these microorganisms after their function has been completed in environments where they cannot be physically contained is a matter of concern. To minimize the potential risks associated with the release (deliberate or accidental) of GEMs in the environment, researchers have developed biological containment systems for bacteria which are based on the cloning of genes coding for toxic proteins, under the regulation of regulatable promoters (for review, see Molin et al., 1993). Such suicide systems allow the predetermined control of cell death from the moment the promoter of the killer gene is switched on. However, even if yeasts are as useful and important in biotechnological processes as bacteria, there is no suicide system described so far for the containment of these microorganisms. In the present work, we constructed a suicide system for the yeast Saccharomyces cerevisiae, consisting of the Serratia marcescens nuclease gene, cloned under the control of the yeast AOH2GAPOH promoter, which is repressed by glucose. Since this nuclease is able to destroy DNA and RNA, such suicide system does not allow the genetic material of the GEM to be transferred to other microorganisms upon cell death. The nuclease activity in S. cerevisiae was detected in vivo, through the decrease in cell viability of the yeast transformants, upon glucose consumption. When yeast rad52 mutants were used as the host cells, the lethal effect of the suicide plasmid was dramatically increased. On the other hand, the activity of the nuclease produced in yeast transformants was analyzed in vitro, by incubation of cell-free extracts with plasmid DNA, showing complete degradation on agarose gels. Furthermore, in microcosmos assays, the viability of the yeast cells carrying the suicide plasmid decreased drastically when compared to control cells. These results showed that the S. marcescens nuclease is expressed in an active form in S. cerevisiae, being able to avoid the maintenance of the yeast transformants, either in the laboratory, or in conditions simulating the environment, without the need of adding any inducer.

O objetivo do estudo foi avaliar o efeito da inclusão de doses de S. cerevisiae na dieta sobre a digestibilidade da fibra, o consumo de matéria seca, a cinética e o ambiente ruminal de bovinos Nelore alimentados com feno de Tifton-85 (Cynodon spp.), recebendo ou não suplementação energética. Foram utilizados 36 novilhos Nelore canulados no rúmen, com aproximadamente 24 meses de idade e 400 kg de peso corporal (PC) ao início do experimento, em delineamento experimental de blocos casualizados, com seis repetições por tratamento. Os tratamentos foram obtidos em arranjo fatorial 3x2, a partir da combinação de três níveis de inclusão de S. cerevisiae (0, 8 e 40 x109 UFC/animal/dia; CNCM I-1077, Lallemand®) em duas dietas a base de feno de Tifton-85, com ou sem suplementação energética (0 e 0,8% do PC). Foram realizadas coletas de líquido ruminal para mensuração de pH, ácidos graxos de cadeia curta (AGCC) e N-amoniacal, além de esvaziamento total de conteúdo ruminal para determinação do volume, massa total e tamanho do compartimento ruminal. Amostras das fases líquida e sólida da digesta ruminal foram retiradas para as análises dos componentes da digesta e população de microrganismos ruminais através da técnica de PCR em tempo real. A inclusão de levedura aumentou linearmente o consumo de matéria seca (P = 0,03) e de FDN (P = 0,01), no entanto não houve efeito sobre o pH ruminal (P = 0,30). A suplementação energética aumentou a concentração ruminal de AGCC totais (P < 0,01). Em relação à digestibilidade in situ da FDN, a inclusão de levedura promoveu aumento linear para as quatro forrageiras após 24 h de incubação (P = 0,02). A inclusão também aumentou a massa ruminal de MS (P = 0,02) e FDN (P = 0,02), mas não a de FDN indigestível (P = 0,33). Não houve efeito da levedura sobre a população das bactérias celulolíticas mais abundantes no rúmen (F. succinogenes, R. flavefaciens e R. albus) (P = 0,72). Como conclusão, a inclusão de levedura na dieta de bovinos Nelore aumenta a digestibilidade ruminal da fibra, porém o aumento da digestibilidade da fibra não pôde ser explicado por mudanças na população de bactérias celulolíticas no rúmen. / The objective of the study was to evaluate the effect of inclusion of dietary S. cerevisiae on fiber digestion, dry matter intake, kinetics and ruminal environment of Nellore cattle fed with Tifton-85 hay (Cynodon spp.), receiving or not energetic supplementation. Thirty-six rumen cannulated Nellore steers, approximately 24 months old and 400 kg body weight (BW) were used at the beginning of the experiment, in a randomized complete block design with six replicates per treatment. The treatments were obtained in a 3x2 factorial arrangement, by combining three inclusion levels of S. cerevisiae (0, 8 and 40 x109 CFU/animal/day; CNCM I-1077, Lallemand®) in two diets based on Tifton-85 hay, with or without energetic supplementation (0 and 0.8% of BW). Ruminal fluid samples were collected to measure pH, short chain fatty acids (SCFA) and ammonia nitrogen, as well as the rumen evacuation to determine the volume, total mass and size of the rumen compartment. Samples of the solid and liquid phases of the rumen digesta were taken for analysis of the digesta components and population of ruminal microorganisms through the real-time PCR technique. The yeast inclusion linearly increased the dry matter intake (P = 0.03) and NDF (P = 0.01), however with no effects on rumen pH (P = 0.30). Energy supplementation increased the rumen concentration of total SCFA (P < 0.01). The yeast inclusion linearly increased in situ digestibility of NDF of the four forages after 24 h of incubation (P = 0.02). The yeast inclusion also increased the ruminal mass of DM (P = 0.02) and NDF (P = 0.02), but not the indigestible NDF (P = 0.33). There was no yeast effect on a population of the most abundant cellulolytic bacteria in the rumen (F. succinogenes, R. flavefaciens and R. albus) (P = 0.72). In conclusion, the inclusion of yeast in the diet of Nelore cattle increases the rumen digestibility of the fiber, however, it could not be explained by changes in the population of cellulolytic bacteria in the rumen.

Orientador: Gabriela Alves Macedo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-24T18:55:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ohara_Andre_M.pdf: 6935792 bytes, checksum: 553cf8492d7af096c35b5c595ec6e3a1 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A bioprospecção de micro-organismos representa um grande potencial tecnológico para produção de biocompostos de interesse comercial. Dentre estes compostos estão as enzimas lipolíticas, como as lipases (triacilglicerol acil-hidrolases EC 3.1.1.3) que apresentam um enorme potencial para aplicações biotecnológicas. Outro tipo de biocomposto de relevante interesse comercial são as vitaminas do complexo B, as quais possuem função essencial na atividade de enzimas que regulam reações do metabolismo. Desta forma, o objetivo desse trabalho foi isolar e selecionar linhagens de leveduras do solo de diferentes biomas do Estado de São Paulo com potencial para produção de lipase e de vitaminas do complexo B (biotina e riboflavina). Para tanto, foram isoladas 132 leveduras de amostras de solos provenientes da Mata Atlântica e da região de transição (Mata Atlântica e Cerrado). Essas linhagens foram depositadas na coleção de micro-organismos do laboratório de Bioquímica de Alimentos da FEA-UNICAMP, que já contava com 300 leveduras provenientes da região de Cerrado. As 432 linhagens presentes na coleção foram então avaliadas quanto ao potencial para a produção de lipase extracelular através de seleção em meio sólido diferencial e cultivo em meio líquido, sendo a atividade de lipase determinada no sobrenadante por titulometria de neutralização. O potencial para a produção de biotina e riboflavina extracelular foi avaliada por meio de seleção em meio de cultivo líquido, sendo as concentrações das vitaminas determinadas no sobrenadante por espectrofotometria e fluorimetria. Desta forma 33 leveduras apresentaram potencial para produção de lipase alcançando valores de atividade enzimática que variaram de 6,51 U/mL a 21,44 U/mL. Em relação à produção das vitaminas do complexo B, 38 linhagens apresentaram concentrações de biotina no sobrenadante do cultivo que variaram de 0,28 µg/mL a 18,61 µg/mL e 64 linhagens apresentaram concentrações de riboflavina que variaram de 0,03 µg/mL a 0,77 µg/mL. A linhagem RP.C153 apresentou potencial para produção de lipase e riboflavina, enquanto a linhagem RP.J1308 para produção de lipase e biotina. A linhagem RP.C153 foi classificada como Pichia caribbica e a linhagem RP.J1308 como Candida oleophila / Abstract: The bioprospection of microorganisms represents a great technological potential for the production of biocompounds of commercial interest. Among these compounds are the lipolytic enzymes, such as lipases (triacilglicerol acilhidrolases EC 3.1.1.3) which have currently a huge potential for biotechnological applications. B vitamins are another type of biocompound with relevant commercial interest, which have essential role in the activity of enzymes that regulate metabolic reactions in living organisms. Therefore, the aim of this work was to isolate and select strains of yeasts from the soil of different biomes present in the State of São Paulo for the biotechnological production of lipase and B vitamins (biotin and riboflavin). Thus, 132 yeasts were isolated from soil samples of the Atlantic Forest (Ilha Bela - SP) and the transition region between the Atlantic Forest and Savanna (Campinas - SP). These strains were deposited in the collection of microorganisms of the Food Biochemistry Laboratory FEA - UNICAMP, which already had 300 yeasts from the Savanna region (Ribeirão Preto - SP). Therefore 432 strains present in the collection were then evaluated for their potential to produce extracellular lipase by selection on solid selective differential and liquid medium culture, and the enzyme activity in the supernatant was determined by neutralization titration. The potential production of extracellular biotin and riboflavin was assessed by selection in medium liquid culture, and the concentrations of those vitamins were measured in the supernatant by spectrophotometry and fluorimetry. Therefore 33 yeasts demonstrated potential for the production of lipase, reaching values of enzymatic activity ranging from 6.51 U/mL to 21.44 U/mL. In relation to the production of B vitamins, 38 strains presented concentrations of biotin in the supernatant culture ranging from 0.28 µg/mL to 18.61 µg/mL and 64 strains demonstrated concentrations of riboflavin ranging from 0.03 µg/mL to 0.77 µg/mL. The strain RP.C153 presented potential for production of lipase and riboflavin, while strain RP.J1308 for production of lipase and biotin. The RP.C153 strain was classified as Pichia caribbica and RP.J1308 strain as Candida oleophila / Mestrado / Ciência de Alimentos / Mestre em Ciência de Alimentos

Orientadores: Gustavo Henrique Goldman, Juliana Velasco de Castro Oliveira / Texto em português e inglês / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-25T07:09:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Borges_ThuannyAndrade_M.pdf: 7098529 bytes, checksum: 5b56fca196314bf7920ad2d7b03aefc7 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A completa utilização da biomassa lignocelulósica é um dos pré-requisitos para tornar o processo do etanol de segunda geração economicamente competitivo. Entretanto, a fermentação dos açúcares disponíveis na biomassa celulósica apresenta um desafio único em decorrência da presença de outros açúcares, além da glicose, tais como xilose e arabinose, os quais não são fermentáveis por Saccharomyces cerevisiae, a principal levedura utilizada na indústria. Em leveduras, a conversão de D-xilose a D-xilulose ocorre em duas etapas: inicialmente D-xilose é reduzida a D-xilitol pela enzima xilose redutase (XR); em seguida, D-xilitol é oxidado a D-xilulose pela enzima xilitol desidrogenase (XDH). Em S. cerevisiae, essas duas enzimas possuem cofatores distintos, provocando assim um desequilíbrio redox na célula, impedindo a utilização anaeróbica de pentoses. Uma alternativa para que S. cerevisiae possa produzir etanol através destes açúcares é modificá-la geneticamente com genes provenientes de micro-organismos que naturalmente realizem esta conversão. Dessa forma, este projeto isolou e caracterizou as leveduras Rhodotorula dairenensis TAB01 e Pseudozyma brasiliensis sp.nov. GHG001, a partir do intestino de insetos parasitas da cana-de-açúcar, através da análise de expressão dos genes xyl1 e xyl2 que codificam, respectivamente, as enzimas XR e XDH. Adicionalmente, foi avaliada a hiper-expressão destes na cepa industrial de S. cerevisiae PE-2 e na cepa PE-2 super-expressando o gene XKS1 de S. cerevisiae (PE-XKS), o qual codifica a enzima xilulose quinase (XK). P. brasiliensis GHG001 e R. dairenensis TAB01 mostraram-se promissoras para o estudo. Estas duas espécies são ótimas assimiladoras de xilose e seus genes de XR e XDH foram expressos heterologamente em S. cerevisiae, gerando as cepas PE Rd, PE Pb, PE-XKS Rd e PE-XKS Pb, que foram testadas quanto a capacidade de utilizar xilose para crescimento. Porém, essas cepas recombinantes não conseguiram utilizar xilose como única fonte de carbono, o que evidencia o quão importante é o desbalanço de cofatores das enzimas no metabolismo de xilose. Além disso, devido a uma notável importância biotecnológica, também foi caracterizada uma enzima xilanolítica produzida por P. brasiliensis GHG001 a qual apresentou uma alta atividade xilanolítica. Essa xilanase, pertencente à família GH11, apresentou pH e temperatura ótimos iguais a 4 e 55°C, respectivamente, sendo sua estrutura secundária constituída de folhas beta. A sua atividade enzimática é influenciada por alguns íons como Ca2+ e os resultados de sua cinética indicaram um comportamento sigmoidal característico de enzimas alostéricas. Usando xilano como substrato, esta xilanase produz xilooligossacarídeos que podem ser usados industrialmente como prébióticos, que junto a outras aplicabilidades desta enzima na indústria, demonstram seu alto potencial biotecnológico / Abstract: Full utilization of lignocellulosic biomass is one of the prerequisites to make the process of second generation ethanol economically competitive. However, the fermentation of sugars available in cellulosic biomass presents a unique challenge due to the presence of other sugars besides glucose, such as xylose and arabinose, which are not fermentable by Saccharomyces cerevisiae, the main yeast used in the industry. In yeasts, the conversion of D-xylose to D-xylulose occurs in two steps: first D-xylose is reduced to xylitol by the enzyme D-xylose reductase (XR), and then D-xylitol is oxidized to D-xylulose by the enzyme xylitol dehydrogenase (XDH). In S. cerevisiae, these two enzymes have different cofactors, thereby causing a redox imbalance in the cell, preventing the use of pentoses anaerobically. An alternative to S. cerevisiae can produce ethanol by these sugars is genetically modifying it with genes derived from microorganisms that naturally carry out this conversion. Thus, this project characterized the yeasts Rhodotorula dairenensis TAB01 and Pseudozyma brasiliensis GHG001, isolated from the gut of insects pests of sugarcane, through the analysis of genes expression of xyl1 and xyl2 which encoding respectively, the XR and XDH enzymes and measured the enzymatic activity of the same. Additionally, was evaluated the overexpression of these in S. cerevisiae industrial strains PE-2 and PE-2 XKS1 overexpressing xks1 gene of S. cerevisiae, which encodes the enzyme xylulokinase (XK). P. brasiliensis GHG001 and R. dairenensis TAB01 shown promise for this study as they are great xylose assimilators and their assimilating xylose genes are expressed in the presence of this sugar. XR and XDH were heterologously expressed in S. cerevisiae, generating strains Rd PE, PE Pb, PE-XKS Rd and PE-XKS Pb, which were tested for the ability to utilize xylose for growth. However, these recombinant strains were unable to utilize xylose as sole carbon source, which shows how important is the imbalance of cofactors of the metabolize xylose enzymes. Moreover, due to a remarkable biotechnological importance, has also been characterized a xylanolytic enzyme produced by P. brasiliensis GHG001 which showed a high activity, yet unreported by other eukaryotic microorganism. This xylanase belonging to family GH11, showed pH and temperature optima equal to 4 and 55°C, respectively, and its secondary structure consists of ?-sheets. This enzyme has influence of some ions such as Ca2+ and showed a sigmoidal kinetic behavior, characteristic of allosteric enzymes. From xylan, the xylanase produces xylooligosacharides which can be used industrially as prebiotics, which together with other applicability of this enzyme in the industry, demonstrate their high biotechnological potential / Mestrado / Microbiologia / Mestra em Genética e Biologia Molecular

Orientadores: Telma Teixeira Franco, Ana Carolina Deckmann / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T08:47:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VargasTapia_Eulalia_M.pdf: 2747166 bytes, checksum: 033342e772fb86dbb8d3a20cf75af774 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidos estudos visando o melhoramento genético da linhagem de levedura Lipomyces starkeyi DSM 70296, visando sua utilização na biossíntese de precursores de biocombustíveis a partir de fontes renováveis. Inicialmente foram verificados os parâmetros de mutagênese. O melhoramento genético foi conduzido por mutagênese aleatória de DNA por irradiação ultravioleta. O tempo de exposição foi ajustado de forma a assegurar uma taxa de sobrevivência celular não superior a 5%, para obter indivíduos contendo elevado acúmulo de mutações no DNA. Os mutantes foram selecionados com o uso da cerulenina agente interferente ao metabolismo de interesse, de forma que fossem identificados os mutantes cujas alterações genéticas pudessem estar promovendo efeitos sobre este metabolismo. Os mutantes que demonstraram crescimento normal em meio de cultura suplementado com cerulenina foram considerados bons candidatos para estudos aprofundados. Nesta etapa foram selecionados 90 mutantes, dos quais foram selecionados os oito melhores candidatos para estudo através de fermentação em frascos agitados. A avaliação de desempenho fermentativo foi conduzida a partir da avaliação dos índices de crescimento e produtividade de lipídeo utilizando meio de cultura contendo xilose como única fonte de carbono. A fermentação da cepa padrão foi conduzida nas mesmas condições para permitir uma análise comparativa. Os resultados obtidos mostraram que um dos mutantes (identificado como A1) apresentou aumento significativo nos índices de produtividade de biomassa e lipídeo em relação à cepa padrão (teste de Tukey com 95% de significância). Este mutante foi então selecionado para estudo aprofundado através da fermentação em biorreator utilizando a mesma composição de açúcares observada em bagaço de cana-de-açúcar (30% glicose: 70% xilose), conforme determinado em outros estudos conduzidos em nosso laboratório. Novamente, a fermentação da cepa padrão foi conduzida nas mesmas condições para permitir a análise comparativa. Os resultados confirmaram que o mutante A1 apresenta maior produtividade tanto em biomassa (88 g/L) quanto em fração de lipídeo (54,6%), em comparação à cepa padrão (76 g/L e 47,5%, respectivamente). Estes resultados indicam a viabilidade da estratégia de mutagênese aleatória aliadas à seleção de mutantes por cerulenina para o melhoramento genético desta levedura oleaginosa, visando sua aplicação no processo de biossíntese de precursores de biocombustíveis de segunda geração / Abstract: In this work it were performed studies aiming the genetic improvement of the yeast Lipomyces starkeyi strain DSM 70296 for its utilization in the biosynthesis of biofuels' precursors from renewable sources (sugarcane bagasse). Initially, we defined the parameters of mutagenesis. The genetic breeding was carried out by random mutagenesis of DNA by ultraviolet irradiation. The exposure time was adjusted to ensure a cell survival rate not exceeding 5%, in order to obtaining individuals presenting high rates of DNA mutations. The mutants were selected by using cerulenin, an compound displaying effects on the metabolism of interest (biosynthesis of lipids). Thus, the selected mutants are potentially carriers of genetic alterations in this particular metabolism. The mutants demonstrating normal growth in culture medium supplemented with cerulenin were considered good candidates for in-depth studies. In this step we selected 90 mutants, of which eight were considered the best candidates for further studies by fermentation in shake flasks. The evaluation of fermentative performance was carried out based on growth and lipid productivity rates using culture medium containing xylose as sole carbon source. The fermentation of the wild-type strain was conducted under the same conditions to allow a comparative analysis. The results showed that the mutant identified as A1 presented a significant increase in the productivity rates of both biomass and lipid in comparison to wild-type strain (Tukey test with 95% significance). This mutant was then selected for detailed study by fermentation in bioreactor using the same carbohydrate composition observed in sugarcane bagasse (30% glucose: 70% xylose), as previously determined by other studies in our laboratory. Again, fermentation of the wild-type and the mutant A1 was performed under the same conditions in order to allow a comparative analysis. The results confirmed that the A1 mutant presents an increased productivity of both biomass (88 g/L) and lipids (54.6%) when compared to the wild-type strain (76 g/L and 47.5%, respectively). These results indicate the feasibility of random mutagenesis strategy coupled with mutant selection employing cerulenin for the genetic improvement of the oleaginous yeast L. starkeyi, focusing its use in the biosynthesis of precursors of second generation biofuels / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestra em Engenharia Química

Orientador: Silvio Roberto Andrietta / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T18:15:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Viegas_MarceloCaldeira_D.pdf: 5096379 bytes, checksum: c78ab8f29a9dfc24598bddadfa787014 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Este trabalho tem por objetivo determinar o arranjo ótimo de um sistema de fermentação constituído de reatores tipo torre para produção de etanol utilizando leveduras com características floculantes. Buscou-se nesta otimização atingir alta produtividade mantendo o rendimento em etanol compatível aos níveis industriais, sem a necessidade de se utilizar unidade de separação de células (centrífuga), visando assim à redução do custo de produção do etanol em torno de 15%. Nos experimentos foi utilizada uma linhagem de levedura previamente selecionada isolada da unidade de fermentação industrial da Usina Junqueira (Igarapava/SP) durante a safra de 2000. Na otimização operacional do arranjo de reatores o substrato utilizado na alimentação do sistema foi um meio sintético concentrado a base de sacarose, diluído em linha para as concentrações definidas para cada ensaio realizado. Foram testados três arranjos constituídos cada um por três reatores, sendo eles: (a) Arranjo 1Constituído de um sistema composto por três reatores ligados em série, onde vinho fermentado proveniente do primeiro reator alimentou o segundo reator e o vinho proveniente deste alimentou o terceiro reator, (b) Arranjo 2-Constituído de um sistema composto de três reatores, sendo que os dois primeiros são ligados em paralelo cuja vazão de alimentação em cada reator é 50% da vazão total. O vinho fermentado proveniente destes alimentou um terceiro reator que está ligado em série com os dois primeiros e ( c) Arranjo 3Constituído de três reatores ligados em série sendo que o primeiro reator recebeu metade da alimentação total, o efluente proveniente deste alimentou o segundo reator juntamente com a outra metade da alimentação, o efluente proveniente do segundo reator alimentou o terceiro. Os ensaios realizados para cada arranjo foram conduzidos segundo o planejamento fatorial completo e otimizado segundo o método de superficie de resposta. Para realização destes ensaios as variáveis independentes (n=2) estudadas foram: (a) concentração de substrato na alimentação (variando entre 150 a 200 gIl) e (b) tempo de residência (variando entre 3 a 4 h). As variáveis respostas foram o rendimento em etanol e a produtividade do sistema. Dentre os três arranjos estudados o arranjo 3 apresentou produtividade máxima de 27,39 g EtanoVL.h superior aos 26,29 g EtanoVL.h e 21,68 g EtanoVL.h dos arranjos 1 e 2 respectivamente, sendo, portanto o arranjo selecionado como ótimo. Após a obtenção do arranjo ótimo, foi estudado o desempenho do mesmo com diferentes meios industriais (méis de Usina de Açúcar com diferentes graus de esgotamento e resíduos açucarados proveniente da última prensagem do bagaço de laranja da fábrica de suco concentrado). Modelos matemáticos foram desenvolvidos e parâmetros cinéticos ajustados para poder, através de simulação em computador, entender melhor a dinâmica do processo. A modelagem matemática do reator foi realizada considerando-o como tubular sem dispersões axial e radial. A concentração de células foi considerada decrescente ao longo do reator, devido ao incremento da porosidade do leito na parte superior do mesmo. Foram testados modelos cinéticos da literatura, do tipo não estruturados e não segregados, com termos de inibição pelo produto, substrato, células e limitação pelo substrato. Os resultados obtidos mostram que os modelos que levam em consideração o efeito do substrato limitante, inibição pelo substrato e produto apresentaram o melhor ajuste aos dados experimentais / Abstract: This work aims to determine the optimum design of a fermentation system, constituted by tower reactors for ethanol production by making use of yeast with flocculating characteristics. We sought, through this optimization, to reach high productivity keeping the ethanol yield compatible to industrial levels, without having to use cell separation unity (centrifuge), aiming at the reduction in ethanol production costs at about 15%. A previously selected yeast strain was used in the experiment, collected from an industrial fermentation unity at Usina Junqueira (Igarapava/SP) during the crop in the year 2000. In the operational optimization of the reactors' design, the substrate used in the feeding of the system was a synthetic medium concentrated on a sucrose basis, diluted in line for the defined concentrations in each test. Three designs were tested, each one constituted by three reactors: (a) Design 1 - constituted by a system of three reactors connected in series, where fermented wine from the first reactor fed the second one and the wine from the second fed the third one; (b) Design 2 - constituted by a system of three reactors, in which the first two are connected in parallel and whose outflow from each one corresponds to 50% of the total. The fermented wine from them fed a third reactor which is connected in series to the first ones and ( c) Design 3 - constituted by three reactors connected in series from which the first reactor received half the total feeding, and the outflow from it fed the second reactor with half the feeding, and the outflow from the second reactor fed the third one. The tests were carried out according to experimental design and optimized according to response surface. For the completion of these tests, the independent variables (n=2) studied were: (a) substrate concentration in the feeding (ranging from 150 to 200 g/l) and (b) residence time (ranging from 3 to 4 h). The variable answers were the ethanol yield and the system productivity. From the three designs studied, the third one showed a maximum productivity of 27.39 g Ethanol/L.h higher than the 26.29 g Ethanol/L.h and 21.68 g Ethanol/L.h from the first and second designs, respeetively; therefore, considered optimum. After obtaining the optimum design, its performance with industrial media was studied (honeys from Sugar Plant at different levels of exhaustion and sugar residues from the last pressing of orange pulp from a concentrated juice factory). Mathematical models were developed and kinetic parameters were adjusted, through computer simulation, in order to better understand the dynamics of the processo The mathematical modelling of the reactor was carried out considering it tubular without axial or radial dispersion. The concentration of cells was considered decreasing along the reactor, due to the development of bed porosity in its upper parto Kinetic models from literature were tested, non-structured and non-segregated types in terms of inhibition by the product, substrate, cells and limitation by the substrate. The obtained results show that the models which take into account the effeet of the limiting substrate, inhibition by the substrate and product presented the best adjustment to the experimental data / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutor em Engenharia Química

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:03:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3711_1.pdf: 1350875 bytes, checksum: e1c2e515b42325d9f240c957bae2d7e5 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Faculdade de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco / No processo de elaboração da cachaça, a levedura Saccharomyces cerevisiae sintetiza uma ampla variedade de compostos com propriedades organolépticas. Neste estudo, foi analisado em uma cepa industrial de S. cerevisiae o nível de RNAm mediante qPCR dos genes envolvidos no metabolismo de ésteres e alcoóis superiores (ATF1, ATF2, FAS1, FAS2, ACS2, EEB1, IAH1, APT1, PDC1, PDC5, PDC6, ARO10, THI3, ADH3, ADH4, ADH5, SFA1, ADH6, LEU4), em ensaios fermentativos simulando condições industriais (condição de referência) e com o suplemento de altas concentrações de nitrogênio na forma de sulfato de amônio ou aminoácidos ramificados. Os genes mostraram, em geral, diferenças significativas (α= 5%) nos níveis de RNAm relativos quando se comparou à condição de referência no final da fermentação com o tempo inicial, não obstante apresentarem um padrão de transcrição similar em condições com alto conteúdo de nitrogênio, independentemente da fonte empregada, especialmente quando foram agrupados pelos tipos de compostos organolépticos produzidos (ésteres ou alcoóis superiores). Os resultados indicarem que a concentração e a fonte de nitrogênio no meio de cultura possuem um papel relevante nos níveis de transcrição dos genes associados à produção de ésteres e alcoóis superiores e por conseqüência, seriam parâmetros importantes para regular a concentração destes compostos durante o processo de elaboração da cachaça artesanal