Neste trabalho investigamos a porosidade nanométrica de materiais lignocelulósicos derivados do bagaço de cana-de-açúcar que foram submetidos à compressão úmida. A produção dos materiais estudados a partir do bagaço de cana-de-açúcar utilizou processos de tratamento hidrotérmico seguido de processos de deslignificação organossolve (etanol-água) e soda (hidróxido de sódio). Os tratamentos hidrotérmicos utilizaram a fração fibra do bagaço de cana-de-açúcar, no estado bruto e moído, seguindo planejamento experimental fatorial de 2² com ponto central mais configuração estrela. O tratamento hidrotérmico ocorreu em temperaturas de 150-190°C com tempos de 20-60 minutos. Os processos de deslignificação utilizaram temperaturas de 160°C e 190°C para o processo soda e organossolve respectivamente, com tempos de 20, 40, 60, 80 e 100 minutos de tratamento. Os ensaios de compressão úmida foram realizados com cargas de 5, 10, 15, 20 e 25 toneladas e mostraram que materiais mais homogêneos e com menor granulometria, como o material moído e as polpas, são mais fáceis de comprimir. No entanto, os ensaios mostraram que os materiais comprimidos não são homogêneos, apresentando uma variação no teor de humidade do material comprimido (o centro da pastilha é mais seco que a periferia). O adensamento dos materiais também não é homogêneo, sendo o centro mais denso que a periferia das pastilhas. A perda de água durante a compressão foi de 74-85% para o material tratado hidrotermicamente, 66-85% para as polpas obtidas no processo soda e 81-94% para as polpas obtidas no processo organossolve. As análises de termoporometria mostraram que fração apreciável da porosidade nanométrica dos materiais deslignificados é colapsada com as menores pressões aplicadas (21 MPa). Incrementos de pressão (até carga de 107 MPa) promovem reduções comparativamente muito menores na porosidade nanométrica. / In this work we investigate the nanometric porosity of lignocellulosic materials derived from sugarcane bagasse and tested for wet pressing. The production of the studied materials from sugarcane bagasse employed hydrothermal treatments followed by organosolv (ethanol-water) and soda (sodium hydroxide) delignifications. For the hydrothermal treatments, we used bagasse fiber fractions in crude and milled states, following the factorial experimental design of 2² with central point plus star configuration. Hydrothermal treatment used temperatures of 150-190°C and times of 20-60 minutes. The delignification processes used temperatures of 160°C and 190°C for the soda and organosolv, respectively, with treatment times of 20, 40, 60, 80 and 100 minutes. Wet pressing was carried out with loads of 5, 10, 15, 20 and 25 tons and showed that materials with small and homogeneous particles such as the ground materials and the pulps are easier to compress and form a mass of material. However, the tests showed that the compressed materials are not homogeneous, presenting variations in the moisture content of the compressed materials (the center of the tablets were dryer than the periphery). Densification of the materials is also not uniform, the center being denser than the periphery. Water loss during compression was 74-85% for hydrothermally treated material, 66-85% for soda pulps and 81-94% for organosolv pulps. Thermoporometry analysis showed that appreciable fraction of the nanoscale porosity of the delignified materials collapse with the lowest applied pressures (21 MPa). Pressure increments (up to 107 MPa) promotes comparatively much lower reduction on nanoscale porosity.

Orientador: Eleni Gomes / Banca: Márcia Luzia Rizzatto / Banca: Tatiane Iembo / Resumo: Os resíduos agroindustriais compostos por, em sua maior parte, lignocelulose, podem ser desestruturados em monômeros de açúcares e derivados fenólicos que, por sua vez, podem ser convertidos em bioprodutos com valor agregado como etanol de segunda geração, ácidos orgânicos, aditivos para alimentos, entre outros. O processo de desestruturação da lignocelulose envolve, geralmente, um tratamento químico e/ou físico, seguido de sacarificação enzimática, que requer um coquetel multi-enzimático composto por celulases, hemicelulases, ligninases e enzimas acessórias, como as oxidases e pectinases. Estas últimas, além de aumentar a eficiência das primeiras, com consequente aumento no rendimento, aumentam também a velocidade do processo, devido à degradação da pectina da parede celular vegetal. Considerando que o grupo de pesquisa ao qual esse trabalho está vinculado tem desenvolvido pesquisas com as ligninases, celulases, hemicelulases e pectinases, este estudo teve por objetivo a produção, caracterização físico-química e a purificação parcial de pectinases produzidas pelo fungo termofílico Rasamsonia emersonii BC, e a avaliação do efeito dessas enzimas quando adicionadas ao coquetel enzimático produzido pelo fungo Myceliophthora thermophila JCP 1-4, composto por celulases e hemicelulases, sobre a hidrólise da palha de cana-deaçúcar. Os resultados mostraram que, utilizando-se a mistura de bagaço de laranja e de cana-de-açúcar como substrato para cultivo em estado sólido para produção... / Abstract: Agroindustrial wastes whose composition mainly lignocellulose can be deconstruted into sugar monomers and phenolic derivatives, which can be converted into added value bioproducts such as second generation ethanol, organic acids, additives for food and others. The process of destruction of lignocellulose usually involves a chemical and/or physical treatment, followed by enzymatic saccharification. This process requires a multi-enzymatic cocktail composed of cellulases, hemicellulases, ligninases and accessory enzymes, such as oxidases and pectinases. The addition of the pectinases increases the efficiency of the saccarification, resultin in the higher yield and speed of the process, due to the degradation of pectin from the plant cell wall. Considering that the research group to which this work is linked, has developed researches with ligninases, cellulases, hemicelluloses and pectinase, this study had the objective of the production, physicochemical characterization and partial purification of pectinases produced by the thermophilic fungus Rasamsonia emersonii BC and the evaluation of the effect of the addition of this enzyme to the enzymatic cocktail produced by the fungus Myceliophthora thermophila JCP 1-4 containing cellulases and hemicellulases, on the hydrolysis of sugarcane straw. The results showed that, using a mixture of orange and sugarcane bagasses as a substrate for fungus cultivation by solid-state fermentation, 471.05 U g-1 of pectinase activity (evaluated as ... / Mestre

Orientador: Gustavo Ventorim / Coorientador: José Cláudio Caraschi / Banca: Cláudio Angeli Sansígolo / Banca: Vagner Roberto Botaro / Resumo: A indústria de papel é a principal consumidora de caulim, contribuindo com cerca de 45% do mercado mundial. Sua maior utilização no papel é como enchimento, devido ao fato de ser mais barato do que a polpa celulósica. O processo de preparação da celulose conhecido como branqueamento é determinante nas características da polpa final. Muito esforço tem sido feito para que processos de branqueamento menos tóxicos sejam viabilizados. O principal objetivo do presente estudo foi averiguar se a sequência de branqueamento influi na retenção de caulim e avaliar sua influência nas propriedades do papel formado. Para tanto, foram adotadas três sequências de branqueamento para uma mesma polpa de madeira de eucalipto, sendo duas delas do tipo ECF e a outra do tipo ECF-Light. As polpas foram branqueadas até a obtenção aproximada de 90 ± 0,5% ISO de alvura. Posteriormente, foram feitos repetidos testes por tentativa e erro para que fosse feita a substituição de fibra por caulim do tipo filler de 0 a 35% com intervalos de 5%, em termos de massa, para cada polpa. As folhas formadas foram caracterizadas física, mecânica e oticamente. Também foram analisadas as dimensões das fibras obtidas por cada sequência de branqueamento. Os resultados mostraram que a sequência de branqueamento influi tanto na retenção, devido ao tamanho e ao teor de finos gerados por cada sequência de branqueamento, bem como nas propriedades óticas, mecânicas e físicas do papel formado para cada teor de caulim. A sequência ECF-Light apresentou melhor retenção de caulim e seu papel apresentou melhores resultados de lisura, enquanto que a sequência OAHTD(E+P)DP levou a polpas de papel com maior resistência interna e maior resistência à compressão. A polpa referência apresentou melhores resultados de índice de rasgo, viscosidade, rendimento e qualidade de fibra / Abstract: The paper industry is the main consumer of kaolin, contributing about 45% of the world. Its greatest use is as filler in paper, due to being cheaper than the pulp. The process of preparing the pulp bleaching process is known as determining the characteristics of the final pulp. Much effort has been made to less toxic bleaching processes are enabled. The main objective of this study was to determine if the bleaching sequence influences the retention of kaolin and its influence on the properties of paper formed. Thus, we adopted three bleaching sequences for the same eucalyptus pulp, two ECF types and the other ECF-Light. The pulps were bleached to obtain approximately 90 ± 0.5% ISO brightness. Later, we made repeated testing by trial and error that was made for the replacement of kaolin by type fiber filler 0 to 35% in increments of 5% for each pulp. Finally, the sheets formed were characterized physically, mechanically and optically. We also analyzed the dimensions of the fibers obtained by each sequence of bleaching. The results showed that the sequence of bleaching both affect the retention due to the size and content of fines generated by each sequence of bleaching, as well as in optical, mechanical and physical properties of paper formed for each concentration of kaolin. The ECF-Light OAHTD(E + P)P sequence showed a better smoothness, whereas the sequence OAHTD0 (E + P) D1P showed a better internal resistance and compressive strength. The reference pulp (OD0(E+P)D1P) showed better results for tear index, viscosity, yield and fiber quality (length, width, coarseness and fines content) / Mestre

Dentre as etapas de produção do etanol de segunda geração tem-se no pré-tratamento da biomassa um dos pontos cruciais, uma vez que a eficiência deste processo está diretamente ligada à maior produção de monossacarídeos fermentáveis após hidrólise e consequentemente maior produtividade de etanol. Dentro deste contexto, no presente trabalho estudou-se o efeito da presença de espécies químicas derivadas do ácido bórico durante pré-tratamento alcalino de palha de soja (matéria-prima abundante no Brasil e ainda inexplorada), visando uma solubilização mais seletiva da lignina em condições brandas, onde a recuperação de carboidratos possa ser superior. Numa primeira etapa estudou-se através de metodologia de superfície de resposta (planejamento composto central) o efeito da concentração inicial de ácido bórico (0,06 a 0,49 mol/l), pH (9,27 a 13,00) e tempo de pré-tratamento (80 min a 280 min) na porcentagem de solubilização da biomassa e recuperação de carboidratos (glicose e xilose) após hidrólise enzimática - experimentos foram conduzidos em temperatura de refluxo. Os resultados mostraram que o tempo não tem efeito significativo dentro do intervalo estudado, e que as superfícies de resposta da porcentagem de solubilização e recuperação de monossacarídeos possuem comportamentos distintos. A máxima recuperação de monossacarídeos pode ser obtida teoricamente utilizando-se 0,33 mol/l de ácido bórico com tendência crescente da resposta conforme se aumenta o pH do meio, enquanto a porcentagem de solubilização indica um crescimento contínuo conforme se aumentam concomitantemente a concentração de ácido bórico e pH. Na melhor condição testada foram obtidos rendimentos de monossacarídeos superiores em 181,2% (glicose) e 507,8% (xilose) com relação à biomassa não tratada. Numa segunda etapa estudou-se comparativamente o pré-tratamento em três valores de pH diferentes (9,27, 11,10 e 13,00) na presença (0,28 mol/l) e ausência de ácido bórico inicial, constatando-se que em todas as condições onde existiam espécies derivadas do ácido bórico (comparadas para um mesmo pH) foram obtidos maiores valores de recuperação de monossacarídeos. Resultados obtidos pelas técnicas de FTIR, TG/DTG, MEV e DRX comprovaram a maior deslignificação em condições onde se tinha ácido bórico inicial presente. Pode-se concluir que a presença de espécies químicas derivadas do ácido bórico (pKa aproximadamente 9,27) em meio alcalino promovem uma maior deslignificação do material lignocelulósico, e que tal comportamento se deve provavelmente à complexação de íons borato (principal íon presente em soluções alcalinas) aos grupos fenólicos da lignina, promovendo desta forma uma maior solubilização e/ou impedindo que fragmentos obtidos da degradação desta se repolimerizem e se depositem novamente sobre a biomassa. / Among the second-generation ethanol production stages, one of the crucial points is the biomass pretreatment since its efficiency is directly linked to the higher production of fermentable monosaccharides after hydrolysis and consequently higher ethanol productivity. In this context, the effect of the presence of boric acid-based chemical species during alkaline pretreatment of soybean straw (a raw material abundant in Brazil and still unexplored) was studied, aiming at a more selective solubilization of lignin in soft conditions, where cellulose and hemicellulose recoveries may be higher. In a first step, the effects of the initial concentration of boric acid (0,06 to 0,49 mol / l), pH (9,27 to 13,00) and pretreatment time (80 min to 280 min) were studied through response surface methodology (central composite design) considering as responses the percentage of biomass solubilization and recovery of monosaccharides (glucose and xylose) after enzymatic hydrolysis - pretreatment experiments were conducted at reflux temperature. The results showed that the time has no significant effect within the range studied, and that the response surfaces of the solubilization and recovery percentage of monosaccharides have different behaviors. The maximum recovery of monosaccharides can be theoretically obtained using 0.33 mol/l of boric acid with increasing tendency as the pH of the medium is increased, while the percentage of solubilization indicates a continuous growth as the boric acid concentration and pH concomitantly increases. In the best tested condition, yields of monosaccharides with 181.2% (glucose) and 507.8% (xylose) were obtained in relation to the crude biomass. In a second step, the pretreatment was studied in three different pH values (9,27, 11,10 and 13,00) in the presence (0,28 mol / l) and absence of boric acid, being verified that in all conditions where boric acid had been added (compared to the same pH) there was a greater recovery of monosaccharides. Results obtained by FTIR, TG / DTG, SEM and XRD showed higher delignification under conditions where boric acid was present. It can be concluded that the presence of boric acid-derived chemical species (pKa approximately 9,27) in alkaline media promotes a greater delignification of the lignocellulosic material, and that this behavior is probably due to the complexation of borate ions (main ion present in alkaline solutions) to the phenolic groups of the lignin, promoting in this way a greater solubilization and / or preventing fragments of this one from being repolymerized and deposited again on the biomass.

A parede celular das plantas inclui componentes polissacarídeos complexos, e a sacarificação destes polímeros necessita da ação de conjuntos de enzimas que atuem em sinergia. Enzimas podem formar complexos multi-enzimáticos que possuem mais de uma atividade catalítica derivada de domínios distintos de uma mesma cadeia polipeptídica. O objetivo deste trabalho foi construir uma enzima bifuncional com os domínios catalíticos: acetilxilano esterase (Axe) e feruloil esterase (Fae) para desconstrução de material lignocelulósico de cana-de-açúcar. Para isso, dois diferentes domínios catalíticos: acetilxilano esterase (Axe) e feruloil esterase (Fae) oriundos de Clostridium thermocellum foram fundidas para criar a quimera feruloil esterase/acetil-xilano esterase (FaeAxe). O desenho racional da quimera foi feito utilizando-se de métodos computacionais, que permitiram a criação de um modelo estrutural da enzima. A construção da quimera foi feita por overlap PCR, clonada em vetor pET-SUMO e expressa em Escherichia coli. As duas enzimas parentais (Fae e Axe) foram clonadas em vetor pET28 e expressas em E. coli. Durante a etapa de expressão, observou-se que todas as enzimas foram expressas na forma solúvel. As enzimas feruloil esterase e acetilxilano esterase têm como substrato o polímero arabinoxilano, cuja degradação é uma etapa chave na sacarificação de biomassa. Dessa forma, as atividades da quimera, bem como das enzimas parentais foram testadas contra polímeros arabinoxilano de trigo e arabinoxilano de cana-de-açúcar após a hidrólise pela endoxilanase GH11 de Bacillus Subtilis e analisadas por meio de espectrometria de massas. A atividade desacetilase da enzima parental acetil-xilano esterase e da quimera FaeAxe foram confirmadas, evidenciando que a quimera preservou essa atividade catalítica. A atividade da enzima feruloil esterase e da quimera FaeAxe na remoção de ácido ferúlico dos oligossacarídeos gerados pela endoxilanase GH11 não foi observada / The plant cell wall is comprised of a matrix of polysaccharides and saccharification of these polymers requires the joint action of diverse enzymes. Enzymes may form multi-enzymatic complexes that have more than one catalytic activity derived from different domains of a single polypeptide chain. The aim of this work was to construct a bifunctional enzyme with two catalytic domains: acetylxylan esterase (Axe) and feruloyl esterase (Fae) for degradation of sugar cane lignocellulosic material. The two different catalytic domains: acetylxylan esterase (Axe) and feruloyl esterase (Fae) from Clostridium thermocellum were fused to generate a bifunctional chimera feruloyl esterase/acetylxylan esterase (FaeAxe). A molecular model was created by rational design using a 3D-structure guided strategy. The fusion was created using overlap PCR, and the resulting product was cloned into the pETSUMO vector. The chimeric protein and the parental enzymes were expressed in Escherichia coli and purified and the enzymes were expressed in soluble form. Xylanases, feruloyl esterases and acetylxylan esterases degrade arabinoxylan polymers and their activity is a key step in the saccharification of biomass. The catalytic properties of the chimera and of the parental enzymes were tested against wheat and sugarcane arabinoxylan polymers after hydrolysis by GH11 endoxylanase from Bacillus subtilis and analyzed by mass spectroscopy. The deacetylase activity of acetyl-xylan esterase parental enzyme and FaeAxe chimera were confirmed, showing that the chimera kept the deacetylase activity. After hydrolysis by GH11 endoxylanase from Bacillus subtilis the feruloyl esterase and FaeAxe chimera activities on ferulic acid removal were not observed

Orientadores: Sérgio Marangoni, Saulo Luis da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-10-31T14:37:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GasparJunior_PascoalJose_D.pdf: 6862970 bytes, checksum: 60c120eb2e9159656d5c493ee05eca1a (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A triagem de fungos produtores de holocelulases é uma estratégia para a obtenção de enzimas capazes de hidrolisar o material lignocelulósico da biomassa vegetal, contribuindo para aumentar a viabilidade da produção de etanol celulósico Este trabalho avaliou o potencial enzimático dos fungos Penicillium corylophilum e Penicillium simplicissimum com relação às enzimas (endoglicanase, exoglicanase, ?-glicosidase, FPase, xilanase, pectinase e mananase) sobre substratos lignocelulósicos e comerciais como fonte de carbono. Além disso, avaliou-se também a influência da adição de diferentes fontes orgânicas e inorgânicas de nitrogênio sobre a atividade enzimática. Os fungos foram cultivados em triplicata em meio líquido suplementar com 1% de substrato lignocelulósico como fonte de carbono, em pH 7,0. A inoculação foi feita por suspensão de esporos (108 esporos/mL). O cultivo foi feito sob agitação a 120 rpm, a 28°C e os filtrados resultantes em 12, 24, 72 e 120 horas foram utilizados como fontes enzimáticas pelo método do DNS (ácido-3,5- dinitrosalicílico) em triplicata. De todas as atividades enzimáticas analisadas nas fontes lignocelulósicas, a atividade de xilanase do P. simplicissimum sobre a linhaça foi a mais expressiva (3,87 e 3,97 UI/ml), cultivados em 72 e 120 horas, respectivamente, e selecionada para os testes de purificação proteica. A atividade xilanásica específica aumentou consideravelmente após os passos cromatográficos de gel filtração e troca iônica (CTI), sendo inicialmente 3x10-3 atv/ µg de proteína no liofilizado e 19,2 atv/ µg de proteína na fração proveniente da CTI. Nos testes de pH, observou-se que a atividade de xilanase foi maior em pH=4,0 e temperatura de 50°C. Com relação à adição de substratos comerciais, a celulose microcristalina e a xilana apresentaram os resultados mais expressivos da indução da produção de xilanase, sendo que a concentração de 0,5% de xilana mostrou a melhor atividade enzimática em ambos os fungos estudados. A xilose apresentou uma concentração indutora mínima de 0,04% que foi suficiente para aumentar a atividade de xilanase do P. simplicissimum. Com relação à suplementação de fontes de nitrogênio no meio de cultivo para a produção de holocelulases, a adição de (NH4)2SO4 e caseína é uma alternativa importante para a potencialização das atividades de pectinase e de endoglicanase respectivamente pois foram fontes de nitrogênio que proporcionaram um aumento da atividade enzimática em ambos os fungos estudados como também nas duas fontes de carbono testadas. As frações contendo xilanases após cromatografia de gel filtração seguida de fase reversa, após análises por espectrometria de massas apresentam relação massa/carga de 18831,26 Da. A utilização do resíduo lignocelulósico da linhaça, como fonte de carbono para o cultivo submerso do Penicillium simplicissimum é uma opção ecologicamente correta, exequível e de baixo custo para a produção de xilanases. Diversas aplicações biotecnológicas como a utilização na ração animal, na indústria do papel e no etanol de segunda geração, dentre outros, possibilitam um acréscimo substancial do valor agregado desse substrato, permitindo uma ampliação da utilização da linhaça, além do aproveitamento do óleo, sem aumentar a área plantada / Abstract: Screening for producing fungi holocelulases is a strategy for obtaining enzymes that hydrolyze the lignocellulosic material from plant biomass, helping to increase the viability of cellulosic ethanol production This study evaluated the enzymatic potential of Penicillium simplicissimum and Penicillium corylophilum regarding enzymes (endoglicanase, exoglicanase, ?-glucosidase, FPase, xylanase, pectinase and mannanase) for commercial and lignocellulosic substrates as a carbon source. Furthermore, it was also evaluated the influence of the addition of different organic and inorganic nitrogen sources on enzyme activity. The fungus was grown in triplicate in a liquid medium supplement with 1% lignocellulosic substrate as carbon source, pH 7.0. The inoculation was done by the spore suspension (108 spores/ml). The cultivation was done with stirring at 120 rpm at 28 °C and the resulting filtered in 12, 24, 72 and 120 hours were used as enzyme sources for DNS (acid-3,5- dinitrosalicilic) method in triplicates. All enzymatic activities analyzed in lignocellulosic sources, the xylanase activity of P. simplicissimum about flaxseed was greater (3.87 and 3.97 IU/ml), grown at 72 and 120 h of cultivation, respectively, and selected for testing for protein purification. The specific xylanase activity increased considerably after the chromatographic steps of gel filtration and ion exchange (CTI), initially 3x10-3 atv/ mg of protein in lyophilized and 19.2 atv/ mg of protein in the fraction from the CTI. In pH testing, it was noted that the xylanase activity was higher at pH 4.0 and 50 °C. With respect to the addition of commercial substrates, microcrystalline cellulose and xylan showed the most significant results of induction of xylanase production, and the concentration of 0.5% xylan showed the best enzyme activity in both fungi studied. The xylose showed a minimal inducing concentration of 0.04% which was sufficient to increase the activity of xylanase from P. simplicissimum. With respect to supplemental nitrogen sources in the culture medium for the production of holocelulases, the addition of (NH4)2SO4 and casein can be an important tool for the enhancement of pectinase and endoglicanase activities respectively as alternative nitrogen sources that were provided an increase in enzyme activity in both fungi studied as well as the two carbon sources tested. The use of lignocellulosic residue of flaxseed as a source of carbon for submerged cultivation of Penicillium simplicissimum is an environmentally friendly, feasible and cost effective for the production of xylanases option. The fractions containing xylanases after gel filtration chromatography followed by reverse fase after analysis by mass spectrometry are related mass/charge of 18831 26 Da. The use of lignocellulosic waste of flaxseed as a source of carbon for submerged cultivation of Penicillium simplicissimum is an environmentally friendly, feasible and cost effective for the production of xylanases option. Various biotechnological applications such as use in animal feed, in the paper industry and in second generation ethanol, among others, allow a substantial increase in the value of this substrate, allowing an expansion of the use of flaxseed, plus the use of oil, without increasing acreage / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Fernando Masarin / Banca: Michel Brienzo / Banca: Guilherme Peixoto / Resumo: A madeira de Eucalyptus é aplicada principalmente na cogeração de energia, na alimentação animal, na produção de carvão vegetal e na produção de celulose. Um subproduto de Eucalyptus gerado em fábricas de celulose é utilizado principalmente para cogeração de energia, porém o mesmo apresenta um grande potencial a ser estudado, pois tem um elevado teor de celulose e hemicelulose. Uma alternativa é a produção de xilooligossacaródeos (XOS) a partir do subproduto de Eucalyptus. Os XOS são responsáveis por diversos efeitos benéficos como a prevenção de cáries, a diminuição de níveis séricos de colesterol e o estímulo do crescimento de bifidobactérias no trato gastrointestinal. Objetivo: O presente trabalho propôs avaliar a produção de XOS via hidrólise enzimática de um subproduto de Eucalyptus oriundo de uma empresa de celulose. Métodos: A parte experimental envolveu a obtenção de um subproduto de Eucalyptus oriundo do processamento de toras de madeira. O subproduto foi moído e extraído com etanol e posteriormente pré-tratado com clorito de sódio. Os subprodutos, extraído (SE) e extraído e pré tratado (SEP), foram submetidos a um processo de extração de hemicelulose. As hemiceluloses, hemicelulose extraído do subproduto extraído-moido (HSE) e hemicelulose extraído do subproduto extraído e pré-tratado (HSEP) e os subprodutos (SE e SEP) foram caracterizados quimicamente em relação aos teores de celulose, hemicelulose e lignina. Além disso, as hemiceluloses obtidas (HSE e HSEP) e os s... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Eucalyptus wood is mainly applied to energy cogeneration production, animal feed, charcoal production and pulp production. A byproduct of Eucalyptus generated in pulp mills is mainly used for energy cogeneration, but it has a great potential to be studied because it has a high content of cellulose and hemicellulose. An alternative is the production of XOS from the Eucalyptus byproduct. The XOS are responsible for several beneficial effects such as caries prevention, decreased serum cholesterol levels and stimulation of the growth of bifidobacteria in the gastrointestinal tract. Objective: The present work proposed to evaluate the XOS production through enzymatic hydrolysis of a by-product of Eucalyptus from a cellulose company. Methods: The experimental part involved the obtaining of a by-product of Eucalyptus from the processing of wood logs. The by-product was ground and extracted with ethanol and then pretreated with sodium chlorite. The by-products, extracted (SE) and extracted and pre-treated (SEP), were submitted to a hemicellulose extraction process. Hemicelluloses, hemicellulose extracted from the groundextracted by-product (HSE) and hemicellulose extracted from the pre-treated by-product (HSEP) and by-products (SE and SEP) were chemically characterized in relation to the contents of cellulose, hemicellulose and lignina. In addition, the obtained hemicelluloses (HSE and HSEP) and by-products (SE and SEP) were enzymatically hydrolyzed using the commercial extracts Cellulase (Sigma), Celluclast (Novozymes) and Xilanases (Verdartis) to evaluate to evaluate the production of XOS.Results: SE and SEP presented cellulose... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Gustavo Rocha de Castro / Banca: Margarida Juri Saeki / Banca: Nelson Consolin Filho / Resumo: Os biossorventes provenientes de materiais lignocelulósicos são alternativas de baixo custo e mais sustentável para o meio ambiente na remoção das espécies metálicas. Neste caminho, o presente trabalho descreve o uso da macrófita, Typha sp, também conhecida como taboa, para remover as espécies metálicas Cu (II), Cr (III), Cd (II) e Zn (II) em amostras aquosas. Caracterizou-se inicialmente a macrófita Typha sp utilizando as técnicas analíticas como: espectroscopia na região do infravermelho (FT-IR), análise elementar de N e Ressonância magnética nuclear (RMN) de 13C, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raio X (EDS) e análise de área superficial utilizando adsorção de N2. As características adsortivas da Typha sp foram estabelecidas através de experimentos em batelada em função do pH, o tempo de contato e a concentração. As micrografias da Typha sp apresentou-se partículas com morfologia heterogênea, irregular em formato de bastão. O FT-IR e o RMN 13C confirmaram a presença de grupos funcionais como COOH, NH2 e S=C=N, que possuem pares de elétrons não ligantes e que coordenam com as espécies metálicas. A área superficial específica da Typha sp foi menor que 1 m2/g, característico de materiais não porosos. Os experimentos de adsorção mostraram que o pH 5,5 favorece a adsorção das espécies metálicas em estudo. A cinética de adsorção é rápida, sendo menor que 15 min, ajustando aos dados experimentais do modelo cinético de pseudo-segun... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Biosorbents from lignocellulosic materials are low cost alternatives and more environmentally sustainable in the removal of metal species. In this way, the present work describes the use of the macrophyte, Typha sp, also known as Taboa, to remove the Cu (II), Cr (III), Cd (II) and Zn (II) metal species in aqueous samples. Typha sp macrophyte was initially characterized using analytical techniques such as infrared spectroscopy (FT-IR), elemental analysis of N and 13C nuclear magnetic resonance (NMR), scanning electron microscopy (SEM), energy spectroscopy dispersive X-ray diffraction (EDS) and surface area analysis using N2 adsorption. The adsorptive characteristics of Typha sp were established through batch experiments as a function of pH, contact time and concentration. The micrographs of the Typha sp presented particles with heterogeneous morphology, irregular in stick format. FT-IR and 13C NMR confirmed the presence of functional groups such as COOH, NH2 and S = C = N, which have non-binding electron pairs and coordinate with the metallic species. The specific surface area of Typha sp was less than 1 m2/g, characteristic of non-porous materials. The adsorption experiments showed that pH 5.5 favors adsorption of the metal species under study. The kinetics of adsorption is fast, being less than 15 min, adjusting to the experimental data of the kinetic model of pseudo-second order. The maximum adsorption capacity determined experimentally was 9.48, 6.55, 3.01 and 9.52 mg/g fo... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-12-02T11:16:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-11-29Bitstream added on 2014-12-02T11:21:22Z : No. of bitstreams: 1 000791747_20160107.pdf: 391327 bytes, checksum: 7bae48548e730d96c10d4d65576e4e26 (MD5) Bitstreams deleted on 2016-01-12T18:57:18Z: 000791747_20160107.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-12T18:58:35Z : No. of bitstreams: 1 000791747.pdf: 1679458 bytes, checksum: cbef661cf8e1e32aaff5b1b1acd034bc (MD5) / Devido à ampliação das aplicações industriais das celulases e hemicelulases, é crescente o interesse na produção destas enzimas por micro-organismos através de processos que promovam altos rendimentos a baixo custo. Assim, o cultivo de fungos filamentosos por fermentação em estado sólido (FES) utilizando-se resíduos lignocelulósicos como substratos tem sido frequentemente citado na literatura. Os fungos termofílicos tem se destacado neste sentido, por produzirem enzimas geralmente mais ativas e estáveis sob altas temperaturas, uma vantagem do ponto de vista das aplicações industriais. No presente trabalho, foram isolados 32 fungos termofílicos do ambiente a partir de amostras de silagem, compostagem e outros materiais orgânicos. Uma triagem inicial dos melhores produtores foi feita pelo cultivo dos isolados, por FES, em mistura de bagaço de cana-de-açúcar e farelo de trigo (1:1 p/p) como substratos, por 96h. A partir destes cultivos foram pré-selecionados 7 isolados, os quais foram então cultivados por FES em diferentes misturas de resíduos agro-industriais, por 96h, a fim de se avaliar a influência dos mesmos na produção das enzimas, buscando-se maiores rendimentos. Foram então selecionados para dar continuidade ao trabalho os isolados que mais se destacaram na produção das enzimas: Myceliophthora thermophila JCP 1-4 (endoglucanase, -glicosidase, xilanase e avicelase) e DABM 11/45 (-glicosidase, xilanase e avicelase). A influência do tempo de cultivo na produção das enzimas pelos dois isolados selecionados foi avaliada e as enzimas foram caracterizadas físico-quimicamente. O extrato enzimático produzido por M. thermophila, por FES, em mistura de bagaço de cana-de-açúcar e farelo de soja (1:1 p/p) foi utilizado para a sacarificação de bagaço de cana in natura e pré-tratado com ozônio. Foram ainda realizados ensaios de sacarificação com enzimas comerciais, para fins comparativos. Os bagaços in . / Due to the expansion of industrial applications of cellulases and hemicellulases, there is increasing interest in the production of these enzymes by micro-organisms through processes that promote high yields at low cost. Thus, the cultivation of filamentous fungi by solid state fermentation (SSF) using lignocellulose residues as substrates has been frequently cited in the literature. The thermophilic fungi has excelled in this regard, since they produce enzymes usually more active and stable under high temperatures, an advantage from the point of view of industrial applications. In this work, 32 thermophilic fungi were isolated from the environment, from samples of silage, composting and other organic materials. An initial screening of the best producers was made by cultivation of isolates, by SSF, in a mixture of sugar cane bagasse and wheat bran (1:1 w/w) as substrates, for 96h. From these cultivations 7 isolates were pre-selected, which were then cultured by SSF in different mixtures of agro-industrial residues, for 96h, in order to assess the influence of these substrates in enzymes production, seeking higher yields. Then, were selected to give continuity to the work the isolates that stood out in the production of enzymes: Myceliophthora thermophila JCP 1-4 (endoglucanase, -glucosidase, xylanase and avicelase) and DABM 11/45 (-glucosidase, xylanase and avicelase). The influence of the time on the enzymes production by the two selected isolates was assessed and the enzymes were characterized physico-chemically. The enzymatic extract produced by M. thermophila, by FES, in a mixture of sugar cane bagasse and soybean meal (1:1 w/w) was used for the saccharification of in natura and pre-treated with ozone sugarcane bagasse. Saccharification assays were also performed with commercial enzymes, for comparative purposes. The in natura and ozonized bagasse were characterized regarding the content of cellulose, hemicellulose and lignin ...

Made available in DSpace on 2016-06-07T17:12:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-12-12. Added 1 bitstream(s) on 2016-06-07T17:17:18Z : No. of bitstreams: 1 000864718.pdf: 1816225 bytes, checksum: 9e4f9a17fbf8157743324634958c467a (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O presente estudo foi dividido em duas etapas, a primeira propôs a produção de enzimas lignocelulósicas por linhagens do gênero Trichoderma por fermentação em estado sólido sob diferentes condições físico-químicas. Após seleção inicial, quatro dentre dez linhagens analisadas, apresentaram resultados satisfatórios quanto à atividade enzimática. Dentre as quatro, foram identificadas as espécies T. virens, T. harzianum e T. aspereloides. A maior atividade de CMCase (23 U/g), foi obtida do cultivo de T. asperelloides e a maior atividade de β-glicosidase (4 U/g) e xilanase (1640 U/g) do cultivo de T. virens. Na segunda etapa deste estudo, foi avaliada a eficiência do pré-tratamento com e sem o uso de micro-ondas associado a soluções de ácido fosfórico (0,05 M), hidróxido de sódio (0,01 M), glicerol (10%) e água no tratamento do bagaço de cana. Dos tratamentos ao qual o bagaço foi submetido, o que resultou em maior liberação de compostos fenólicos totais (4,24 mg/g) e açúcares redutores (0,06 ± 0 mg/g), foram os tratamentos por micro-ondas associados ao NaOH e glicerol, respectivamente. Os resultados de perda de massa após o tratamento foram significativos no tratamento com micro-ondas e NaOH (14%). O bagaço de cana pré-tratado foi incubado com o preparo enzimático de Trichoderma virens, T. asperelloides, T. harzianum ou a enzima comercial Celluclast. Após 24 horas de incubação foram liberados 535 mg/g de açúcar redutor na hidrólise da espécie T. virens. As análises termogravimétricas e morfológicas do bagaço de cana tratado com micro-ondas e NaOH, apontaram mudanças na estrutura do material evidenciando a eficiência do tratamento na desestruturação da biomassa / This study was divided in two steps, the first investigated the production of lignocelullosic enzymes for specimens of Trichoderma cultivated by state solid fermentation under different conditions physical-chemical. For ten specimens available, four showed satisfactory results of enzymatic production, being identified three species. T. virens, T. harzianum e T. aspereloides). The greatest production of CMCase (23 U/g), was obtained by T. asperelloides and the greatest production of β-glicosidase (4U/g) and xilanase (1640U/g) were obtained by T. virens. In the second investigation, was tested the efficiency of pre-treatment of bagasse sugar cane with microwave radiation in presence of acid phosphoric (0.05M), sodium hydroxide (0.01M), glycerol (10%) all diluted in water in fiber structure. About the treatments of the bagasse, the most efficient in the liberation of phenolic compounds (4.24 mg/g) and reducing sugars (0.06±0 mg/g) was the solution in microwave with NaOH and glycerol, respectively. The dry weight results after the treatment were significant, with a maximum of 14% loss of the initial in treatment with NaOH. The thermogravimetry and morphological analysis of treated bagasse with a microwave and NaOH, showed changes in the structure of the material showing the effectiveness of treatment in biomass breakdown