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Produção e caracterização de um polissacarídeo bacteriano com vistas a seu potencial biotecnológico

SAMPAIO, Mariana Gomes Vidal 25 February 2014 (has links)
Submitted by Amanda Silva (amanda.osilva2@ufpe.br) on 2015-03-12T14:05:19Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Mariana Gomes Vidal Sampaio.pdf: 1339369 bytes, checksum: 84c1bb427810dad835d8566650b0231a (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-12T14:05:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Mariana Gomes Vidal Sampaio.pdf: 1339369 bytes, checksum: 84c1bb427810dad835d8566650b0231a (MD5) Previous issue date: 2014-02-25 / FACEPE / O presente estudo objetivou produzir e caracterizar, utilizando-se ferramentas espectroscópicas e físico-químicas, um polissacarídeo bacteriano, visando investigar seu potencial biotecnológico. O bastonete Gram-positivo produtor do polissacarídeo foi identificado por meio de técnicas de biologia molecular, que permitiram a amplificação do gene rDNA 16S pela PCR, os produtos da PCR foram sequenciados e identificados por meio da comparação com outras sequências depositadas no banco de dados Genbank do NCBI. A bactéria estudada, identificada como Lactobacillus fermentum, foi isolada como contaminante de mosto de fermentação alcoólica de uma indústria sucroalcooleira do estado de Pernambuco/Brasil. Para produção do biopolímero foi utilizado o meio líquido a base de melaço-sacarose, as fermentações foram realizadas durante 72 horas sob condições agitada (210 rpm) e estática, a 35 °C e pH inicial 6,5. O isolamento do polímero foi feito por precipitação com etanol P.A gelado, a concentração de biomassa foi determinada através de peso seco e a concentração de substrato (glicose, frutose e sacarose) foi quantificada utilizando a cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). O processo estático obteve uma quantidade de biomassa em torno de 7,37 g L-1, enquanto o processo agitado apresentou 2,37 g L-1 de biomassa. O processo estático também se apresenta como condição favorável para a produção do polissacarídeo, atingindo 44,5 g L-1, enquanto na fermentação agitada a concentração obtida foi de 8,0 g L-1. Houve uma queda constante na concentração do substrato sacarose durante a fermentação não agitada com consumo de quase 100% desse açúcar, entretanto, encontrando-se o sistema sob agitação foi consumido 37,9% de substrato, demonstrando menor consumo pela bactéria em condições de maior oxigenação. Os grupos funcionais presentes no polissacarídeo foram elucidados a partir da espectroscopia da região do infravermelho. A investigação acerca dos constituintes monoméricos do polímero (elucidação estrutural) foi realizada por ressonância magnética nuclear 1H e 13C evidenciando que o mesmo era composto por glicose e galactose na razão 1,15 : 1. Foram realizados testes para o conhecimento de suas propriedades térmicas como: análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e ponto de fusão; sendo verificada para este último, uma temperatura de decomposição (em torno de 225 °C). Os resultados das análises químicas e térmicas comprovaram que a linhagem de Lactobacillus fermentum produz um exopolissacarídeo com características ainda não relatadas na literatura, que poderão ser de interesse para uso na indústria de cosméticos, farmacêutica ou de alimentos.
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Ação biocida do Poliquilgerm® derivado dom óleo de Ricinus Communis L. (mamona) sobre bactérias contaminantes da fermentação etanólica

Bertoletti, Ariane Christine Degasperi [UNESP] 16 May 2008 (has links) (PDF)
Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-05-16Bitstream added on 2014-06-13T18:31:31Z : No. of bitstreams: 1 bertoletti_acd_me_rcla.pdf: 528721 bytes, checksum: e53419371c0bfd41a602a3e89becdfd7 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O óleo extraído das sementes de Ricinus communis L. (mamona) é um triglicerídeo rico em ácidos graxos, com a presença dominante do ácido ricinoléico, 89,5% e que confere ao óleo de mamona características peculiares. Mediante a síntese química deste óleo foi desenvolvido o Poliquilgerm® (POL), produto que segundo estudos realizados apresenta ação antimicrobiana. Como verificado em casos no campo odontológico; sobre Escherichia coli e Candida albicans, além de outros trabalhos na área de fermentação etanólica. Desta forma este trabalho teve como objetivo testar “in vitro” o POL no controle de bactérias contaminantes de dornas de fermentação e sobre a viabilidade de Saccharomyces cerevisiae, buscando assim minimizar as perdas na produção de álcool. Para a realização dos testes utilizaram-se culturas puras e mistas de S. cerevisiae, Lactobacillus fermentum e “pool” de bactérias isoladas de processo fermentativo. Analisou-se o efeito do POL sobre a viabilidade da levedura; na concentração inibitória mínima para L. fermentum; na produção de ácido lático e na fermentação. As concentrações de POL variaram conforme cada teste entre: 0; 0,5; 1; 5; 10; 20; 50; 100; 200 ppm. O POL apresentou ação microbiocida contra a levedura na concentração 200 ppm abaixo deste valor exerceu atividade microbiostática. Sobre L. fermentum concentrações acima de 50 ppm foi suficiente para eliminar a bactéria. / The oil extracted from seeds of Ricinus communis L. (castor plant) is a triglyceride rich in fatty acids, with the dominant presence of ricinoleic acid, 89.5% that gives it especial characteristics. Poliquilgerm® (POL) was developed through chemical synthesis of the oil and according to studies this product shows antimicrobial action. It was observed in cases in the odonthologic field; on Escherichia coli and Candida albicans, and also in some researches in ethanolic fermentation area. Therefore this study aimed to test the POL for in vitro control of bacteria contaminants of the fermentation process and on the viability of Saccharomyces cerevisiae, seeking thereby minimize the losses on alcohol production. Tests were done with pure and mixed cultures of S. cerevisiae, Lactobacillus fermentum and a pool of bacteria from fermentation process. The effect of POL on yeast viability; was analyzed on the minimum inhibitory concentration for L. fermentum; on production of lactic acid and on fermentation processes. Concentrations of POL varied in each test between: 0; 0.5; 1; 5; 10; 20; 50; 100 and 200 ppm. POL’s microbiocidal action was observed against yeast in the concentration of 200 ppm below this value microbiostatic activity was noticed. On L. fermentum concentrations above 50 ppm were sufficients to eliminate the bacteria. Significant reduction of lactic acid was observed with 20 ppm POL in pure cultures of bacteria contaminants and in association with S. cerevisiae, with inhibition average of 90%. Under 5 ppm concentration, there was average decrease of 50% in the production of lactic acid in all cultures studied.
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Laktobacilų padermių probiotikų savybių bei įtakos veršelių virškinimo trakto mikroflorai ir jų sveikatingumui tyrimai / The investigation of the probiotic properties of lactobacillus strains and their effect on the microflora in the digestive system of calves and their health condition

Oberauskas, Vaidas 14 March 2005 (has links)
1. Ištirtos registruotos Lactobacillus plantarum U-14, kuri išskirta iš sveikos karvės makšties ir Lactobacillus fermentum U-5, kuri išskirta iš sveiko veršelių fekalijų, padermės, nustatytos jų optimalios kultivavimo temperatūros, įvertintos jų probiotinės savybės, nustatytas antagonistinis aktyvumas, atsparumas antibiotikams bei įvertinta liofilizacijos įtaka šioms laktobacilų padermėms. 2. Liofilizacijos būdu pagamintas probiotikas, sudarytas iš Lactobacillus plantarum U-14 ir Lactobacillus fermentum U-5 padermių, nustatytas laktobacilų gyvybingumas preparate laikant vienus metus +4oC temperatūroje. 3. Nustatyta probiotiko profilaktinė dozė naujagimiams veršeliams girdant su krekenomis arba pienu pirmas 10 gyvenimo dienų, stebint veršelių klinikinius požymius, įvertinant paros priesvorį, įtaką bendram enterobakterijų ir laktobacilų kiekiui bei nustatant laktobacilų rūšinę sudėtį fekalijose įvertinant kraujo morfologinius ir biocheminius parametrus.4. Nustatyta probiotiko profilaktinė dozė veršeliams, kuri buvo – 4g/d. ir ji palyginta su probiotiko Yeasture profilaktine doze. / 1.The registered strains of Lactobacillus plantarum U-14 isolated from the vagina of healthy cow and Lactobacillus fermentum U-5 isolated from the faeces of healthy calve were studied, the optimal temperature for the cultivation was defined, were evaluated their probiotic properties, the antagonistic activity, resistance to antibiotics and the effect of lyophilization on these strains of lactobacillus were studied. 2.The probiotic preparation, consisting of Lactobacillus plantarum U-14 and Lactobacillus fermentum U-5 strains was produced by the method of lyophilization and the viability of lactobacillus during the period of 1 year storage at +4oC temperature was defined. 3.The preventive dose of probiotic preparation for neonate calves given with colostrum or milk was defined during the first 10 days, the clinical signs of calves, daily weight gain, effect on the total number of enterobacteria and lactobacillus were studied and the lactobacillus species composition in the faeces together evaluating morphological and biochemical indicators of blood was investigated. 4.The defined dose of probiotic preparation for calves was – 4g/d. and it was compared to the preventive dose of the preparation Yeasture.
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Characterization of bacteriocins produced by lactic acid bacteria from fermented beverages and optimization of starter cultures

Von Mollendorff, Johan Wilhelm 03 1900 (has links)
Thesis (MSc (Microbiology))--Stellenbosch University, 2008. / Lactobacillus plantarum JW3BZ and Lactobacillus fermentum JW15BZ isolated from boza, a Bulgarian cereal based fermented beverage, produce bacteriocins JW3BZ and JW15BZ active against a wide range of food spoilage and pathogenic bacteria. Strains JW3BZ and JW15BZ are resistant to low pH (pH 2.0–4.0). Both strains grow well in MRS broth with an initial pH ranging from 5.0 to 10.0. Strain JW3BZ displayed intrinsic resistance to bile salts. Strain JW15BZ, on the other hand, is sensitive to bile salts exceeding concentrations of 0.3% (w/v). Both strains are weakly hydrophobic and are resistant to a wide range of antibiotics, antiinflammatory drugs and painkillers. Strains JW3BZ and JW15BZ adhered at 4% to Caco-2 cells and they did not compete with Listeria monocytogenes Scott A for adhesion. A homologue of MapA, a gene known to play a role in adhesion, was detected in L. plantarum JW3BZ. Both strains have high auto- and co-aggregation properties. Bacteriocin JW15BZ was partially purified with ammonium sulfate, followed by separation on Sep-Pak C18 and reverse phase High Pressure Liquid Chromatography (HPLC). Two separate peaks with antimicrobial activity were recorded for bacteriocin JW15BZ, suggesting that it consists of at least two antimicrobial peptides. Lactobacillus plantarum JW3BZ contains genes homologous to plnE, plnF and plnI of the plnEFI operon that encode for two small cationic bacteriocin-like peptides with double-glycine-type leader peptides and its respective immunity proteins. The antimicrobial activity displayed by strain JW3BZ may thus be ascribed to the production of plantaricins E and F. Bacteriocin JW3BZ and JW15BZ displayed activity against herpes simplex virus (HSV-1) (EC50=200 μg/ml). Both strains were identified in boza after 7 days at storage at 4 oC and repressed the growth of Lactobacillus sakei DSM 20017, indicating that the bacteriocins are produced in situ. The sensory attributes of boza prepared with different starter cultures did not vary considerably, although statistical differences were observed for acidity and yeasty aroma. Encapsulation of strain JW3BZ and JW15BZ in 2% sodium alginate protected the cells from low pH (1.6) and 2.0% (w/v) bile. The rate at which cells were released from the matrix varied, depending on the conditions. Better survival of strains JW3BZ and JW15BZ encapsulated in 2% (w/v) alginate was observed during 9 h in a gastro-intestinal model. Highest release of cells was observed at conditions simulating colonic pH (pH 7.4), starting from 56-65% during the first 30 min, followed by 87%. Complete (100%) release was recorded after 2.5 h at these conditions. Strains JW3BZ and JW15BZ could be used as starter cultures in boza. The broad spectrum of antimicrobial activity of bacteriocins JW3BZ and JW15BZ is an added advantage, rendering the cells additional probiotic properties. Encapsulation of the cells in alginate gel increased their resistance to harsh environmental conditions and may be the ideal method to deliver viable cells in vivo.
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Évaluation de l’efficacité des antimicrobiens naturels libres et encapsulés contre la colonisation du jus d’orange par des bactéries lactiques : comparaison entre quatre systèmes d'encapsulation / Evaluation of the efficacy of free and encapsulated natural antimicrobials against the colonization of orange juice by lactic acid bacteria : comparison between four encapsulation systems

Ephrem, Elissa 18 December 2018 (has links)
Le jus d'orange frais est largement apprécié par les consommateurs en raison de son goût agréable et sa haute valeur nutritionnelle. La qualité du jus d'orange frais est rapidement altérée, notamment par les microorganismes. L'addition des antimicrobiens d'origine végétale au jus d'orange pourrait augmenter la durée de vie de ce jus durant le stockage à 4 °C. Parmi ces antimicrobiens naturels, plusieurs sont sensibles aux facteurs environnementaux qui diminuent leur efficacité dans les produits alimentaires, ce qui nécessite leur incorporation dans des systèmes d'encapsulation. Bien que ce domaine soit promettant, l'évaluation de l'activité des molécules antimicrobiennes encapsulées dans des jus de fruits reste limitée. Nous avons recherché une molécule naturelle active contre Lactobacillus fermentum, une bactérie impliquée dans la détérioration du jus 'orange, dans le milieu de culture. Le nérolidol (Ner), un sesquiterpène alcool, a été sélectionné parmi 28 molécules naturelles (terpènes et phénols) criblées et a montré une puissante activité contre L. fermentum (concentration minimale inhibitrice (CMI) = 25 μM et concentration minimale bactéricide (CMB)= 50 μM) dans le milieu de culture à 37 °C. Dans la suite du travail, le Ner a été incorporé dans le complexe d'inclusion hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HP-β-CD)/Ner, les liposomes conventionnels (LCs), les liposomes contenant le complexe d'inclusion (DCL) et les bicelles. Les analyses HPLC ont montré que les complexes d'inclusion, les LCs et le système DCL contenaient 40, 30 et 15 μg Ner/mg poudre, respectivement. En outre, les systèmes ont été caractérisés en termes de morphologie, de taille, d'homogénéité et de potentiel zêta. Le Ner a été incorporé dans les bicelles à un rapport molaire phospholipides:Ner de 100:1 sans altération de la structure du système (taille, homogénéité, potentiel zêta, morphologie). Cette formulation a montré une efficacité d'encapsulation du Ner et un taux d'incorporation des phospholipides élevés et un pourcentage de Ner dans les bicelles de 0,86%. A des concentrations plus élevées, le Ner a altéré les caractéristiques physiques (taille, homogénéité, morphologie) et thermodynamiques de la membrane des bicelles et a augmenté le désordre au niveau membranaire. Le complexe d'inclusion HP-β-CD/Ner (CMI = 100 μM et CMB= 200 μM) a montré une bonne efficacité contre L. fermentum dans le milieu de culture à 37 °C. L'efficacité du Ner libre et du complexe d'inclusion HP-β-CD/Ner a énormément diminué dans le jus d'orange réfrigéré, vu qu'un effet bactéricide total a été obtenu après 8 et 17 jours d'incubation, respectivement, à 2000 μM en Ner. Alors que les liposomes ont bloqué cette activité pour au moins 20 jours et ont altéré l'aspect du jus. A 4000 μM en Ner libre ou incorporé dans le complexe d'inclusion, une mort bactérienne totale a été observée après 5 et 6 jours, respectivement. En outre, la présence du complexe d'inclusion n'a pas modifié le pH et l'acidité titrable du jus, alors qu'une faible augmentation du degré de Brix a été observée. Des études ultérieures sur l'activité antibactérienne des bicelles incorporant le Ner peuvent être envisagées pour déterminer l'efficacité du système préparé. Ce système pourrait être aussi caractérisé en termes de cinétique de libération, de protection du Ner / Fresh orange juice is widely appreciated by consumers due to its pleasant taste and high nutritional value. Fresh orange juice is rapidly altered during storage, especially by microorganisms. The addition of plant-derived antimicrobials to orange juice may increase its shelf life during storage at 4 °C. Many of these natural antimicrobials are sensitive to environmental factors which reduce their effectiveness in food products. Therefore, their incorporation into encapsulation systems is required. Although this strategy is promising, the evaluation of the activity of encapsulated antimicrobials in fruit juices remains limited. In this study, we searched for a natural molecule active against Lactobacillus fermentum, a bacterium involved in the deterioration of orange juice, in the culture medium. Nerolidol (Ner), a sesquiterpene alcohol, was selected among 28 natural molecules (terpenes and phenols) and showed a potent activity against L. fermentum (minimum inhibitory concentration (MIC) = 25 μM and minimal bactericidal concentration (CMB) = 50 μM) in culture medium at 37 °C. Ner was incorporated into hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HP-β-CD) inclusion complex, conventional liposomes (CLs), dug-in-cyclodextrin-in liposome (DCL) and bicelles. HPLC analysis showed a Ner content of 40, 30 and 15 μg per mg powder of HP-β-CD/Ner inclusion complex, LCs, and DCL system, respectively. In addition, the systems were characterized in terms of morphology, size, homogeneity, and zeta potential. Ner was incorporated in bicelles at a phospholipids to Ner molar ratio of 100:1 without altering the structural characteristics of the system (size, homogeneity, zeta potential, morphology). This formulation showed a high encapsulation efficiency of Ner, a high phospholipid incorporation rate, and a molar percentage of Ner in bicelles of 0.86%. At higher concentrations, Ner altered the physical (size, homogeneity, morphology) and the thermodynamic parameters of the bicelles membrane in addition to the increase in membrane fluidity. The HP-β-CD/Ner inclusion complex (MIC = 100 μM and CMB = 200 μM) showed good efficacy against L. fermentum in the culture medium at 37 C. The efficacy of free Ner and HP-β-CD/Ner inclusion complex was greatly reduced in refrigerated orange juice, as a total bactericidal activity was observed after 8 and 17 days of incubation, respectively, at a Ner concentration of 2000 μM. Whereas, liposomes blocked this activity for at least 20 days and altered the appearance of the juice. At 4000 μMof free Ner or Ner incorporated into the inclusion complex, a total bacterial death was observed after 5 and 6 days, respectively. In addition, the presence of the inclusion complex did not alter the pH and the titratable acidity of the juice, while a slight increase in the Brix degree value was observed. Subsequent studies on the antibacterial activity of bicelles incorporating Ner may be considered to determine the effectiveness of the prepared system. This system could also be characterized in terms of release rate and Ner stability
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Efeito do sistema de fermentação, da adição de etanol ao tratamento ácido e da contaminação por Lactobacillus sp na produção de etanol / Effect of the fermentation system, the addition of ethanol to the acid treatment and the contamination by Lactobacillus sp on the ethanol production

Costa, Marcelo Augusto de Souza 10 April 2017 (has links)
Submitted by Aelson Maciera (aelsoncm@terra.com.br) on 2018-01-30T18:32:34Z No. of bitstreams: 1 DissMASC.pdf: 1647073 bytes, checksum: fb2402ada85ef6137035f37295790158 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (bco.producao.intelectual@gmail.com) on 2018-01-31T12:58:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMASC.pdf: 1647073 bytes, checksum: fb2402ada85ef6137035f37295790158 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (bco.producao.intelectual@gmail.com) on 2018-01-31T12:58:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMASC.pdf: 1647073 bytes, checksum: fb2402ada85ef6137035f37295790158 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-31T13:02:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMASC.pdf: 1647073 bytes, checksum: fb2402ada85ef6137035f37295790158 (MD5) Previous issue date: 2017-04-10 / Não recebi financiamento / The fermentation is one of the most critical steps of the fuel ethanol production. Some factors directly influence the fermentation efficiency, such as the fermentation system, the selected yeast and the bacterial contamination, especially from the genus Lactobacillus. For the control of the contamination, the industries apply antibiotics and biocides, however, these products can result in increased cost and environmental problems for the industry. The use of the acid treatment (sulphuric acid solution, pH 2.0) of the cells between the cycles of fermentation is not always effective to combat the bacterial contamination. In this context, the present study aimed to evaluate the effect of fermentation system – simple batch and fed batch – on the contamination of the sugarcane juice with Lactobacillus sp, in a cell-recycled fermentation with the selected yeast strain of S. cerevisiae PE-2. Following, the effect of ethanol addition to the acid treatment was evaluated to control the bacterial growth in fed-batch system with cell recycle. In the fed-batch system, a higher ethanol production and efficiency was verified, as well as a higher logarithmic variation of the yeast growth. The bacterium L. fermentum was more harmful to the fermentation than L. plantarum, resulting in more sugar left in the fermented must and lower fermentative efficiency, in both systems. The effect of contaminations in the single batch system was higher than in the fed-batch system especially since the substrate feeding allowed a better yeast development, which could be more competitive with the contaminant bacterium. Regarding the modification in the acid treatment performed between the fermentative cycles, only with the acid treatment, the population of L. fermentum reduced almost 3 log cycles at the end of the sixth fermentative cycle, however, when 5% of ethanol was added to the acid solution, the bacterium lost completely the cell viability right after the first fermentative cycle. There was no alteration in the ethanol production in the fermentation contaminated with L. fermentum, comparing the cell treatments with and without the addition of 5% ethanol. The acid treatment + 5% ethanol was able to reduce the population of L. fermentum without impact to the fermentative efficiency and with a low residual sugar concentration in the fermentative must (around 4 g/100 mL), at the end of six ninehour fermentative cycles, in fed-batch system. / A fermentação é uma das etapas mais críticas do processo de produção de etanol combustível. Alguns fatores influenciam diretamente na eficiência fermentativa, como por exemplo, o sistema de fermentação utilizado, a linhagem selecionada empregada e a contaminação por bactérias, especialmente as do gênero Lactobacillus. Para controle das bactérias, as indústrias aplicam antibióticos e biocidas, porém, esses produtos podem acarretar aumento de custo e problemas ambientais para a indústria. O tratamento ácido (solução de ácido sulfúrico, pH 2,0) do fermento empregado entre os ciclos fermentativos nem sempre é eficaz para combater a contaminação bacteriana. Nesse contexto, o presente trabalho teve por objetivos inicialmente avaliar o efeito do sistema de fermentação -batelada simples e batelada alimentada - sobre a contaminação do mosto de caldo de cana com as bactérias Lactobacillus, em fermentação com seis reciclos celulares conduzida pela levedura industrial Saccharomyces cerevisiae PE-2. Em seguida avaliou-se o efeito da adição de etanol ao tratamento ácido para o controle do crescimento de L. fermentum, em fermentação em batelada alimentada com reciclo celular. Em sistema de batelada alimentada, verificou-se maior produção de etanol, maior eficiência fermentativa e maior variação logarítmica de crescimento da levedura. A bactéria L. fermentum foi mais prejudicial à fermentação do que L. plantarum, resultando em maior sobra de açúcar no meio fermentado e menor eficiência fermentativa, nos dois sistemas. O efeito das contaminações no sistema de batelada simples foi maior do que no sistema de batelada com alimentação especialmente pelo fato de a alimentação permitir um maior desenvolvimento da levedura, que pode assim competir em melhor condição com a bactéria contaminante. Em relação à modificação do tratamento das células entre os ciclos fermentativos, só com o tratamento ácido, a população de L. fermentum reduziu quase 3 ciclos log ao final do sexto ciclo fermentativo, no entanto, quando se adicionou 5% de etanol à solução ácida, a bactéria perdeu completamente a viabilidade celular já ao final do primeiro ciclo fermentativo com o tratamento. Não houve alteração na produção de etanol na fermentação contaminada com L. fermentum, comparando-se os tratamentos celulares com e sem adição de 5% de etanol. O tratamento ácido + 5% de etanol foi capaz de reduzir a população de L. fermentum sem causar impacto à eficiência fermentativa, e com uma concentração de ART residual baixa (cerca de 4 g/100 mL), ao final de 6 ciclos fermentativos de 9 horas, em sistema de batelada alimentada.
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Modelagem preditiva do crescimento/morte de Saccharomyces cerevisiae em co-cultura com Lactobacillus fermentum em mosto de caldo de cana-de-açucar / Predictive modeling growth/death of Saccharomyces cerevisiae in coculture with Lactobacillus fermentum in sugar cane must

Alvarenga, Veronica Ortiz 1983- 07 August 2008 (has links)
Orientador: Pilar Rodriguez de Massaguer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-11T05:21:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alvarenga_VeronicaOrtiz_M.pdf: 2142918 bytes, checksum: 08f3a593a106f67edd1807d169d7e116 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: No Brasil e em outros países, a fermentação alcoólica é realizada sem esterilização do caldo de cana-de-açúcar que constitui um ótimo substrato para o crescimento microbiano tornando-se, assim, inevitável à presença de contaminantes. Estes apresentam-se como os principais responsáveis pela redução no rendimento e produtividade da fermentação. Esta pesquisa teve por objetivo predizer os parâmetros de crescimento (taxa de crescimento (m), tempo de adaptação (l) e população máxima (Rg)) da Saccharomyces cerevisiae e Lactobacillus fermentum, quando cultivados individualmente ou em co-cultura através da aplicação dos modelos primários de crescimento de Baranyi & Roberts (1994) e Gompertz modificado (Zwietering et al, 1991). Em função de variações de temperatura (28 ¿ 32ºC) e concentração de inóculo de L. fermentum (101 ¿108 UFC/mL), mantendo-se fixo o nível de inóculo de S. cerevisiae em 106 UFC/mL. Para a modelagem primária foi ajustado, também, o modelo quase-químico. Para a construção deste modelo, foi utilizado o software Matlab versão 7.5. A inoculação das culturas foi realizada em mosto de cana-de-açúcar clarificado industrialmente, e ajustado a 21.5ºBrix. O material foi tratado termicamente a 121ºC por 40 minutos e mantido congelado a ¿20ºC até a realização dos ensaios. Foram adicionados 200 mL de mosto, em elernmeyeres de 500mL esterilizados. Para o ajuste do inóculo da levedura foi realizada a contagem da suspensão em Câmara de Neubauer e para o lactobacilo o ajuste foi realizado com o auxílio do Densimat¿ (BioMérieux, S.A., France). Os ensaios de fermentação foram conduzidos em incubadora com agitação contínua de 120 rpm (New Brunswick Scientific, Model G-27, U.S.A.) e temperatura controlada. Para cada ensaio realizado com a cultura mista, foram conduzidos outros dois ensaios da mesma forma e com o mesmo substrato para as culturas puras de S.cerevisiae e L. fermentum. Os dados obtidos foram ajustados com o software DmFit para os modelos de Baranyi e Roberts (1994) e Gompertz modificado (Zwietering et al 1991). Não houve diferença significativa (p<0,10) para l, m e Rg da levedura e para l e m. No entanto, para Rg do lactobacilo houve diferença significativa entre a cultura pura e mista. Quando a levedura atinge a fase estacionária o lactobacilo teve sua taxa de crescimento incrementada de sua população máxima aumentou relevantemente no final da fase estacionária da levedura. O modelo de Baranyi e Roberts descreveu melhor a fase de adaptação dos microrganismos. Já o modelo quase-químico apesar de descrever crescimento/declínio não modela adequadamente o plateau da fase estacionária, quando ele acontece. O modelo secundário da população máxima do lactobacilo em função da temperatura de fermentação e nível de inóculo demonstrou que o nível de inóculo e sua interação com a temperatura foram significativos ao nível de 10% de significância. O índice de viabilidade da levedura pura foi afetada por mudanças na temperatura. Porém, para a cultura mista, com o tempo de fermentação fixo (21 horas) o nível de contaminaçao pelo lactobacilo foi altamente significante. O melhor indice de viabilidade foi observado para L=103UFC/mL e temperatura de fermentação a 25oC. Nas condições estudadas foi observado um máximo na produção de etanol quando a temperatura de fermentação foi 28oC e o nível de inóculo de lactobacilo de 105UFC/mL. O efeito quadrático da temperatura de fermentação foi mais significativo (p<0,10) que o nível de contaminação do lactobacilo na produção máxima de etanol. Os modelos determinados neste estudo poderão servir para posterior otimização de processos fermentativos na indústria sucroalcooleira / Abstract: In Brazil and other countries around the World, the sugar cane must fermentation for alcohol production is carried out without sterilization of the sugar cane juice, being an excellent medium for the multiplication of undesirable contaminants. Among the contaminants of sugar cane must, Lactobacillus fermentum can be considered one of the most relevant being able to cause the flocculation of yeasts and to reduce ethanol yield and productivity of the fermentation. This research aimed to predict the growth parameters lag time (l), specific growth rate (m) and maximum population (Rg) of Saccharomyces cerevisiae and Lactobacillus fermentum in individual and cocultures. Predictive modeling of microorganisms growth in co-culture and pure culture was done through the application of primary growth models of Baranyi and modified Gompertz, varying temperature (24 ¿ 32ºC) and inoculum concentration of L. fermentum (101 ¿ 108 CFU/mL) with a fixed inoculums level of S. cerevisiae (106 CFU/mL). For the primary modeling it was also, adjusted the quase-chemical model for the construction of this model Matlab software version 7.5 was used. The inoculation of the cultures was carried out in sugar cane must industrially clarified and adjusted to 21.5ºBrix, heat treated must (121ºC per 40 minutes) were inoculated with the yeast and lactobacilli, the adjustment of the inoculum was done respectively by counting the suspension in Neubauer chamber and Densimat (BioMérieux, S.a., France). For each assay carried out with the mixed culture, two others tests with pure culture were done for comparison of growth parameters. The fermentation assays were conducted in an incubator with continuous agitation (120rpm) (New Brunswick Scientific, Model G 27, U.S.A.) and controlled temperature. From the data obtained, the growth parameters were determined through the adjustment of the data with DMFIT software for Baranyi and Roberts and Modified Gompertz. No siginificant diference (p<0.10) was found for l,m and Rg for the yeast in pure culture neither for l and m for Lactobacillus fermentum, but for lactobacilli Rg was significantly different for pure a coculture. When the yeast reached the stationary phase the lactobacilli growth rate was increased and its stationary phase it was observed after ward. Baranyi and Roberts¿s model best described lag phase was expected. The quasichemical model even though it describes growth/decline it does not model the stationary plateau. The secondary model for the maximum population of the lactobacilli as function of fermentation temperature and inocullum level showed that this last variable was significant and its interaction with temperature (p< 0.10). For the pure culture temperature was significant on the viability index. But for mixed culture for a fixed fermentation time (21h) the lactobacilli level of contamination was highly significant. Best IV was observed for L=103UFC/mL and T=25oC. When the maximum ethanol production was modeled for T, L independent variables. The temperature was significant a maximum was observed at T=28oC, L=105UFC/mL. These two models are practical application for the alcoholic fermentation industry / Mestrado / Mestre em Ciência de Alimentos

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