O presente trabalho teve como objetivo contribuir para o desenvolvimento de uma tecnologia de obtenção de etanol por via biotecnológica, verificando o comportamento da levedura Spathaspora arborariae UFMG-HM19.1 na fermentação de xilose em hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-deaçúcar para etanol. Foram elaborados três planejamentos fatoriais 2³ completos com objetivo de determinar condições favoráveis de suplementação nutricional e fermentação do hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar. O primeiro experimento teve o intuito de a avaliar o efeito da aeração durante a fermentação de etanol, sendo que as melhores condições para aeração foram a agitação em 200 rpm, volume de hidrolisado 25 ml em frascos de 125 ml. Após obtenção desses dados, foram utilizados sulfato de amônio, sulfato de magnésio e extrato de levedura como fatores em um segundo delineamento experimental, onde obteve-se como melhor combinação a utilização de extrato de levedura na concentração de 1g.l-1. Finalmente, realizou-se o ultimo planejamento experimental, utilizando os dados experimentais anteriores, utilizando como fatores o pH, a temperatura e a concentração inicial de inóculo, chegando ao resultados das condições ideais de pH (pH=4), temperatura (40°) e concentração inicial de inóculo (0,5g.l-1). Apesar das condições indicadas e do satisfatório fator de rendimento de etanol (Yp/s= 0,50), a levedura cultivada nessas condições mostrou-se com uma baixa produtividade (Qp=0,15), assim como suas vantagens, tais como a fermentação em temperatura elevada e baixo pH, assim como um fator de rendimento adequado e uma razoável assimilação de açúcares. / The aim of this study is to contribute to the technological development of ethanol production by biotechnological pathways, studying the behavior of the yeast Spathaspora arborariae UFMG-HM19 in the fermentation of xylose in hemicellulosic hydrolyzate of sugarcane bagasse for ethanol. Three experimental designs were made to determine the satisfatory set of factors to produce ethanol from the lignocellulosic material. The first experiment was designed to evaluate the effect of aeration during fermentation to ethanol, that would be better under this conditions: agitation at 200 rpm, 25 ml volume of hydrolyzed in 125 ml bottles. After obtaining these data, we used ammonium sulphate, magnesium sulphate and yeast extract as factors in a second experiment, which was obtained as the best combination to use yeast extract in a concentration of 1 g.l-1. Finally, there was the last experimental design, using previous experimental data, using factors such as pH, temperature and initial concentration of inoculum, even to the results of the ideal conditions of pH (pH = 4), temperature (40 °C) and initial concentration of inoculums (0,5 g.L-1). Despite the good conditions indicated and ethanol yield factor (Yp/s =0,50), the yeast grown under these conditions was shown with a low productivity (Qp=0,14 g.l-1h-1) as well as its advantages, such as fermentation at high temperature and low pH, as well as a adequate efficiency and a reasonable sugar assimilation.

Submitted by AMANDA SOUZA CALIXTO DA SILVA null (amanda.calixto2@gmail.com) on 2016-04-21T01:44:03Z No. of bitstreams: 1 dissertação_amanda_final _com logo_3.pdf: 2555705 bytes, checksum: 4071ad8030f63db30d1fed65bffab925 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-04-26T19:11:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_asc_me_rcla.pdf: 2555705 bytes, checksum: 4071ad8030f63db30d1fed65bffab925 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-26T19:11:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_asc_me_rcla.pdf: 2555705 bytes, checksum: 4071ad8030f63db30d1fed65bffab925 (MD5) Previous issue date: 2016-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Os cogumelos são definidos como macrofungos que tem papel essencial na decomposição da matéria orgânica. Além de sua função ecológica os cogumelos são apontados como alimentos de valor nutricional e medicinal. Estes fatores têm estimulado a produção e o comércio de cogumelos, sobretudo de Pleurotus ostreatus por sua facilidade de cultivo e alta produtividade. Sob este contexto, são necessárias pesquisas que avaliem os fatores que interferem diretamente na produtividade. Frente ao exposto, o presente trabalho objetivou avaliar e comparar o efeito dos fatores ambientais e nutricionais sobre a produtividade e resposta à indução dos primórdios de duas linhagens de P. ostreatus cultivadas em ambientes protegidos. Os resultados obtidos mostraram que os substratos cultivo apresentaram alta heterogeneidade. A caracterização das diferentes formulações indicaram mudanças sutis sobre a relação C/N do substrato, tendo em vista a C/N sofre diminuição ao final do processo devido à degradação da matéria orgânica. Quanto à produtividade registrou-se diferenças entre linhagens e formulações. A formulação F1, apresentou produtividade de 14,65% e eficiência biológica de 72,58 mediante inoculação da linhagem SB, à diferença do observado na linhagem MB que apresentou produtividade de 17,40% e eficiência biológica de 86,20%. Diferenças foram também registradas na formulação B, na qual obteve-se produtividade de 13,79% e eficiência biológica de 79,91% referente a linhagem SB e produtividade de 13,42% e eficiência biológica de 41,39% referente a linhagem MB. Após a colheita, análises bromatológicas foram realizadas com o substrato exaurido. Os resultados revelaram teores de proteína total de 6,82%, 34,13% de cinzas, 1,41% de lipídeos totais e 84,12% de umidade, para a formulação A e 5,73% de proteína total, 22,93% de cinzas, 2,53% de lipídeos totais e 71,85% de umidade para formulação B. Concluiu-se que a satisfatória produtividade de P. ostreatus está diretamente ligada a qualidade de substrato. Para tanto deve-se estabelecer e parâmetros de qualidade no preparo do composto. Quanto ao substrato exaurido sua composição nutricional avaliada indicou a possibilidade de sua utilização em formulações de ração para ruminantes como fonte de proteína de qualidade. / The mushrooms are defined as Macrofungi that play an essential role in the decomposition of organic matter. Besides to their ecological function, mushrooms are well-known to have nutritional and medicinal value as foods. These factors have been boosting the outputs and trading of mushrooms, especially, Pleurotus ostreatus, due to its facility of cultivation and high productivity. In this context, research is needed in order to evaluate the factors that can directly interfere in their productivity. In face to this issue, this work aimed to evaluate and to compare the effects of environmental and nutritional factors in their productivity. In addition, to assess the responses of the induction of the primordial two strains of P. ostreatus cultivated in protected environments. The obtained results showed that the growing substrates displayed high heterogeneity. The characterization of different formulations showed subtle changes regarded to the substrate C/N, knowing that the C/N suffer a decrease at the end of the process due to the degradation of organic matter. There were registered productivity differences among strains and formulations. The formulation A showed 14.65% of productivity and 72.58% of biological efficiency by inoculation of the SB strain. Differently, the strain MB showed 17.40% of productivity and 86.20% of biological efficiency. Differences were noticed in the strain B as well, in which the productivity was 13.79% and biological efficiency was 79.91% regarded to SB strain and productivity of 13.42% and biological efficiency of 41.39% regarded to MB. After the harvest, bromatological analyzes were made with the depleted substrate. The results showed contents of 6.82% of total protein, 34.12% of ashes, 1.41% of total lipids and 84.12% of humidity to the formulation A and 5.37% of total protein, 22.93% of ashes, 2.53% of total lipids and 71.85% of humidity to the formulation B. In conclusion, the satisfactory productivity of P. ostreatus is straightforward related to the quality of the substrate. Therefore, quality parameters should be established to the preparation of the compost. The evaluated nutritional composition of the depleted substrate pointed out the possibility to be used as an item in the formulation of ruminant feed as a high quality source protein.

Made available in DSpace on 2016-06-02T18:55:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5512.pdf: 1675884 bytes, checksum: 47d8b8c6a94d1de848c43c964a5f3257 (MD5) Previous issue date: 2013-08-13 / Financiadora de Estudos e Projetos / Bioethanol is an alternative low cost fuel, which is conventionally obtained in Brazil from the fermentation of sugarcane juice, molasses, or a mixture of these. However, alternatively, ethanol could be obtained from lignocellulosic materials, wastes or agroindustrial byproducts composed of cellulose, hemicellulose and lignin, such as sugarcane bagasse. For each ton of cane processed, 250 kg of bagasse are obtained on average, which is usually burned for power generation industry. The microbial cultivation using these materials depend on the availability of substrates, accordingly, acid hydrolysis has been considered one of the most widely used process for the depolymerization of the hemicellulose fraction of lignocellulosic materials, due to their low cost and high efficiency. However, under conditions of high temperature and pressure, glucose and xylose released are degraded to 5- hydroxymethylfurfural (HMF) and furfural, respectively. These compounds are characterized by inhibiting the yeast used in the fermentation step, which influences the microbial metabolism and the conversion of hexoses and pentoses obtained in ethanol. In this context, the aim of this work was to evaluate the ability of a yeast strain, from the species Dekkera bruxellensis (CCA155) in producing ethanol from sugarcane bagasse hydrolysates, since it has shown to be a yeast tolerant to adverse conditions found in industrial fermentation processes. The results indicated that D. bruxellensis was capable of producing ethanol in a synthetic medium containing xylose or arabinose, and xylose or glucose as sole carbon sources, and when grown in concentrations of 50 or 100% sugarcane bagasse hydrolyzate, maximum specific speeds growth was similar, about 0.009 h-1, with cell productivity of about 0.035 gL-1h-1. In the bioreactor tests, the yeast displayed low specific growth rate during the first five days, 0.003 h-1, caused by a slow consumption of glucose. But in a second phase of growth, with a lower rate 0.001 h-1, there was an increase in xylose consumption, a period in that an increase in ethanol concentration with maximum yield of approximately 3.25 mg/L.h was observed. Therefore even with lower growth when compared to yeast fermentation conventionally used in ethanol industries, these results suggest the feasibility of the cultivation of D. bruxellensis in hydrolysates of sugarcane bagasse. / O bioetanol é um combustível alternativo, de baixo custo o qual convencionalmente é obtido no Brasil a partir da fermentação de caldo de cana-de-açúcar, melaço ou a mistura destes. Entretanto, alternativamente, o etanol poderia ser obtido a partir de materiais lignocelulósicos, resíduos ou subprodutos agroindustriais compostos por celulose, hemicelulose e lignina, tais como o bagaço de cana-de-açúcar. Para cada tonelada de cana processada, são obtidos, em média, 250 kg de bagaço, o qual é geralmente queimado para geração de energia na indústria. Os cultivos microbianos a partir destas matérias-primas dependem da disponibilização dos substratos, nesse sentido, a hidrólise ácida tem sido referida como um dos processos mais utilizados para a despolimerização da fração hemicelulósica dos materiais lignocelulósicos, devido ao seu baixo custo e alta eficiência. No entanto, em condições de alta pressão e temperatura, glicose e xilose liberadas são degradadas a 5-hidroximetilfurfural (HMF) e furfural, respectivamente. Estes compostos são caracterizados por inibirem as leveduras utilizadas na etapa de fermentação, o que influencia o metabolismo microbiano e a conversão das hexoses e pentoses obtidas em etanol. Neste contexto, o trabalho consistiu em avaliar a capacidade de uma linhagem da levedura Dekkera bruxellensis em produzir etanol a partir de pré-hidrolisados de bagaço de cana-de-açúcar, já que a mesma tem mostrado ser uma levedura tolerante a condições adversas encontradas em processos fermentativos industriais. Os resultados indicaram que D. bruxellensis foi capaz de produzir etanol em meio sintético contendo xilose ou arabinose, ou ainda xilose e glicose como únicas fontes de carbono, e quando cultivadas em concentrações de 50 ou 100% de pré-hidrolisado de bagaço de cana-de-açúcar, as velocidades específicas de crescimento máximas foram semelhantes, em torno de 0,009 h-1, com produtividade celular de aproximadamente 0,035 g.L-1 h-1. Os ensaios em biorreator demonstraram baixas velocidades específicas de crescimento nos primeiros cinco dias, 0,003 h-1, ocasionado por um lento consumo de glicose. Porém em uma segunda fase de crescimento, com velocidade específica menor 0,001 h-1, ocorreu um aumento no consumo de xilose, período que também se observou aumento na concentração de etanol com produtividade máxima de aproximadamente 3,25 mg/L.h. Portanto apesar de crescimento inferior quando comparado às leveduras convencionalmente usadas na fermentação etanólica industrial, estes resultados sugerem a viabilidade de cultivo da D. bruxellensis CCA155 em pré-hidrolisados de bagaço de cana-de-açúcar.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:51:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 270809 bytes, checksum: 2ca0830f4e6318653c848e9cda88dae8 (MD5) Previous issue date: 2002-11-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Penicillium expansum is a filamentous fungus that produces extracelular xylanase. An extracellular xylanase was found to be the major protein in the filtrated culture of P. expansum when grown on 0,3 % wheat bran. In contrast to other microorganism no xilanase multiplicity was found in P. expansum under the conditions used. The used partial purification estrategy was ammonium sulfate fractioning, molecular exclusion cromatography, ultrafiltration and anion exchange chromatography. The proteins eluation profile showed only one form of xylanase that was partially characterized. The optimum pH and temperature were 5,5 and 40 0C, respectively. The enzyme kept stable when preincubed for 1 h under pH between 5.5 and 6.5. It also kept stable when preincubed for 1h under temperature between 20-40 0C. The enzime showed km of 3,03 mg mL-1 and Vmax of 0,027 mmol min-1 μg –1 of protein. The enzymatic activity was increased by 34 % by Mg3(PO4)2 (1 mM); 31 % by MgSO4 (1 mM).and 28 % by Al2(SO4)3 (1 mM). / O Penicillium expansum é um fungo filamentoso produtor de xilanase extracelular. Uma xilanase extracelular foi encontrada como a principal proteína na cultura filtrada de P. expansum quando cultivado em farelo de trigo 0,3 %. Em contraste com outros microrganismos, não foi encontrada multiplicidade de xilanase de P. expansum sob as condições usadas. Como estratégia de purificação parcial da enzima, foram realizados fracionamento com sulfato de amônia, cromatografia de exclusão molecular, ultrafiltração e cromatografia de troca iônica. O perfil de eluição das proteínas mostrou uma única forma de xilanase, sendo esta parcialmente caracterizada. O pH ótimo e a temperatura ótima foram 5,5 e 40 0C, respectivamente. A enzima se manteve estável quando pré-incubada por 1 h em pH entre 5,5 e 6,5. Também manteve a estabilidade quando pré-incubada por 1 h em temperatura entre 20-40 0C. A enzima apresentou Km de 3,03 mg mL-1 e Vmax de 0,027 mmol min-1 μg-1 de proteína. A atividade enzimática foi aumentada 34 % por Mg3(PO4)2 (1 mM); 31 % por MgSO4 (1 mM) e 28 % por Al2(SO4)3 (1 mM).

A necessidade de economias sustentáveis tem aumentado o interesse no desenvolvimento de plataformas microbianas para novos processos, tanto para a produção de biocombustíveis quanto para a síntese de compostos que demandam alta capacidade energética e processamento químico em sua produção. O isolamento de microrganismos, capazes de degradação materiais lignocelulósicos, resistentes a diferentes inibidores e com rendimento elevado na biossíntese de moléculas específicas faz-se necessário para atender tais propósitos. Neste trabalho, microrganismos cultiváveis isolados do trato digestivo de larvas dos insetos pragas de cana-de-açúcar, besouro da raiz, Migdolus fryanus, bicudo da cana, Sphenophorus levis, broca-gigante da cana, Telchin licus licus e de broca-da-cana, Diatraea saccharalis, foram caracterizados quanto a atividade enzimática em fontes de carbono e identificados por técnicas moleculares. Larvas no terceiro ínstar de M. fryanus e S. levis e quinto ínstar de T. licus licus e D. saccharalis foram coletadas em plantios de cana-de-açúcar no interior de São Paulo. Um total de 341 microrganismos cultiváveis foram avaliados quanto a capacidade de degradação de substratos lignocelulósicos, como única fonte de carbono em meio sólido usando o índice de atividade enzimática (I.E.). Os isolados foram identificados por sequênciamento das regiões do 16S rRNA para bactérias, ITS rDNA para fungos e 26S rDNA para leveduras. Bactérias com atividade enzimática foram relacionadas aos gêneros do filo Firmicutes Bacillus, Enterobacter Serratia e Citrobacter. Os isolados relacionados à B. amyloliquefaciens destacaram-se na degradação da celulose. Entre fungos filamentosos, leveduras e leveduriformes, a atividade enzimática foi destacada para a degradação da hemicelulose. Fungos filamentosos e leveduras pertencem ao filo Ascomycota e os leveduriformes ao filo Chlorophyta. Fungos que apresentaram hidrólise de xilano foram relacionados aos gêneros Pyrenophora, Aspergillus e Penicillium. As leveduras relacionam-se a nove gêneros, majoitariamente aos gêneros Meryerozyma e Candida. Leveduras com capacidade hidrolítica destacada foram relacionadas à Meyerozyma guilliermondii, Cryptococcus laurentti, Candida pseudointermedia, C. parapsilosis, C. solani e Aureobasidium pullulans. Entre as leveduras, 40 isolados apresentam sequências que diferem em mais de 1% das sequências referência, podendo-se inferir a respeito de possíveis novas espécies. No ensaio cinético, realizado para a triagem de leveduras com capacidade de bioconversão da D-xilose em xilitol e etanol, o maior rendimento em xilitol foi demonstrado pelo microrganismo relacionado à Prototheca zopfi var. hydrocarbonea. A capacidade desse organismo de produzir xilitol não havia sido descrita. Os resultados obtidos nesse trabalho, revelaram que o trato digestivo das pragas de cana-de-açúcar como uma fonte de microrganismos que apresentam capacidade de degradação enzimática para celulose e xilano cujo potencial para utilização na biotecnologia industrial ainda precisa ser revelado / The pursuit for sustainable economies has increased the interest in development of microbial-based platforms for new processes, both for biofuel production and for the synthesis of compounds, which demands high energetic capacity and chemical processing in its production. The isolation of microorganisms capable of degradation of lignocellosic materials, resistant to different inhibitors and highly efficient in the biosynthesis of specific molecules is necessary to achieve such purposes. In this research, cultivable microorganisms isolated from the larval gut of sugarcane pests: sugarcane borer root Migdolus fryanus, sugarcane weevil Sphenophorous levis, giant sugarcane borer Telchin licus licus and sugarcane borer Diathrea saccharalis, were characterized according to their extracellular enzymatic activity in carbon sources and molecularly identified. Third-instar larvae of Migdolus fryanus and S. levis and fifth-instar larvae of T. licus licus and D. saccharalis were collected in sugarcane fields in São Paulo, Brazil. A total number of 341 strains were evaluated for their capacity of degradation of lignocelulitic substrates, as single carbon sources in solid medium. The enzymatic activities of the strains were estimated by Enzymatic Activity Index (EAI); further, the strains were molecularly identified by sequencing of the 16S rRNA region for bacterias; ITS rDNA region for filamentous fungi and 26S rDNA region for yeasts. Bacteria strains which presented enzymatic activity were related to Firmiculites genera Bacillus, Enterobacter, Serratia and Citrobacter. Strains related to B. amyloliquefaciens have demonstrated higher levels of cellulosic degradation. Among filamentous fungi, yeasts and yeast-like organisms higher activity was showed to degradation of hemicelluloses. Filamentous fungi and yeasts belong to phylum Ascomycota, and the yeast-like organisms to phylum Chlorophyta. Six filamentous fungi which presented higher hidrolisys of xylan were related to Pyrenophora, Aspergillus and Penicillium genera. Yeasts were related mostly to the Meryerozyma and Candida genera. Yeasts with higher hydrolysis cababilities were reated to Meyerozyma guilliermondii, Cryptococcus laurentti, Candida pseudointermedia, C. parapsilosis, C. solani e Aureobasidium pullulans. Among the yeasts, 40 strains showed sequences that differ by more than 1% from reference sequences, which allows infering about possible new species. In the kinetic assay carried out for screening for yeasts capable of bioconverting D-xylose into xylitol and ethanol, higher yields of xylitol were obtained for the yeast-like organism related to Prototheca zopfi var. hydrocarbonea. This microorganism\'s ability to produce xylitol had not been reported yet. The results obtained in this work have demonstrated the gut of sugarcane pests as source of microorganisms capable of enzymatic degradation of cellulose and xylan, whose potential for use in the industrial biotechnology has yet to be revealed.

Los residuos lignocelulósicos son los sub-productos agroindustriales de mayor abundancia en el sector agrícola, por esta razón, se ha propuesto el uso de estos en diferentes aplicaciones de materiales compuestos. El objetivo de este trabajo es explorar el potencial del uso de la hoja caulinar del bambú (HCB) y el peciolo envainador de la hoja de la palmera (PHP), para la producción de laminados decorativos, con el fin de ser usados en revestimientos de interiores de edificios. Se realizó primero la caracterización de la HCB y el PHP en estado natural, luego se realizó un prototipo de fabricación del revestimiento y por último, la caracterización del laminado que se obtuvo en este proceso. Los resultados muestran que el comportamiento termodinámico de la HCB y el PHP, en el proceso de laminación no debe superar los ~135°. El análisis físico-químico muestra que la porosidad y la presencia de minerales son mayores en las HCB en relación a la PHP. En el envejecimiento acelerado por CUV, se determinó que las HCB son más susceptibles al cambio de color en su superficie. En cuanto al proceso de laminación, las HCB necesariamente deben pasar por el proceso de rectificado antes de la laminación. En el proceso de laminación, se determinó que el uso del substrato de papel kraft impregnado es el más conveniente para la conservación de la estética de la superficie de ambos residuos. De acuerdo con la topografía de la superficie, podemos afirmar que los patrones de rugosidad disminuyen con respecto al proceso de laminación, en la HCB pasan de 0,017mm para 0,008mm y de 0,015mm para 0,027mm en la superficie externa e interna respectivamente; en el PHP pasan de 0,076 para 0,016 y de 0,106mm para 0,029mm. Aunque en la HCB, se observe el perfil (y) un aumento de la ondulación. Después del proceso de laminación la porosidad disminuye en ambos residuos y los valores de absorción de agua disminuyen 7,25% en la HCB y aumentan 1,33% en el PHP. Podemos concluir que ambas superficies son aptas para uso en revestimientos. / Lignocellulosic residues are the most abundant agri-bussiness product in the agricultural sector, therefore, it has been proposed for use in various applications of these composites. The aim of this paper is to explore the potential of using sheath bamboo leaf (SBL) and the petiole leaf palm (PLP), for the production of decorative laminates, in order to be used in coatings inside buildings. Characterization of SBL and PLP unprocessed was performed, then a prototype process manufacturing and finally characterization laminate coating obtained was performed. The results show that the thermodynamic behavior of SBL and PLP in the lamination process should not exceed ~ 135 °C. The physico-chemical analysis shows that the porosity and the presence of mineral on SBL are greater than PHP. In the accelerated aging by CUV method, it was determined that SBL are suseptible to color change on the surface. The SBL necessarily have to go through the process of grinding prior to lamination. In the lamination process, it was determined that the use of kraft paper impregnated substrate is most suitable for preserving the aesthetics of the surface of both residues. According to the topography of the surface, we can say that the patterns of roughness decrease with respect to the lamination process, on SBL change from 0,017mm to 0,008mm and 0,015mm to 0,027mm in the outer and inner surface, respectively; PLP roughness change from 0.076 to 0.016 and 0,106mm to 0,029mm. Although the profile (y) increased ripple is observed at the SLB. After the lamination process the porosity decreases in both waste and water absorption values decrease on SLB 7.25% and 1.33% increase in the PLP. We concluded that both surfaces are suitable for use in coatings.

A necessidade de economias sustentáveis tem aumentado o interesse no desenvolvimento de plataformas microbianas para novos processos, tanto para a produção de biocombustíveis quanto para a síntese de compostos que demandam alta capacidade energética e processamento químico em sua produção. O isolamento de microrganismos, capazes de degradação materiais lignocelulósicos, resistentes a diferentes inibidores e com rendimento elevado na biossíntese de moléculas específicas faz-se necessário para atender tais propósitos. Neste trabalho, microrganismos cultiváveis isolados do trato digestivo de larvas dos insetos pragas de cana-de-açúcar, besouro da raiz, Migdolus fryanus, bicudo da cana, Sphenophorus levis, broca-gigante da cana, Telchin licus licus e de broca-da-cana, Diatraea saccharalis, foram caracterizados quanto a atividade enzimática em fontes de carbono e identificados por técnicas moleculares. Larvas no terceiro ínstar de M. fryanus e S. levis e quinto ínstar de T. licus licus e D. saccharalis foram coletadas em plantios de cana-de-açúcar no interior de São Paulo. Um total de 341 microrganismos cultiváveis foram avaliados quanto a capacidade de degradação de substratos lignocelulósicos, como única fonte de carbono em meio sólido usando o índice de atividade enzimática (I.E.). Os isolados foram identificados por sequênciamento das regiões do 16S rRNA para bactérias, ITS rDNA para fungos e 26S rDNA para leveduras. Bactérias com atividade enzimática foram relacionadas aos gêneros do filo Firmicutes Bacillus, Enterobacter Serratia e Citrobacter. Os isolados relacionados à B. amyloliquefaciens destacaram-se na degradação da celulose. Entre fungos filamentosos, leveduras e leveduriformes, a atividade enzimática foi destacada para a degradação da hemicelulose. Fungos filamentosos e leveduras pertencem ao filo Ascomycota e os leveduriformes ao filo Chlorophyta. Fungos que apresentaram hidrólise de xilano foram relacionados aos gêneros Pyrenophora, Aspergillus e Penicillium. As leveduras relacionam-se a nove gêneros, majoitariamente aos gêneros Meryerozyma e Candida. Leveduras com capacidade hidrolítica destacada foram relacionadas à Meyerozyma guilliermondii, Cryptococcus laurentti, Candida pseudointermedia, C. parapsilosis, C. solani e Aureobasidium pullulans. Entre as leveduras, 40 isolados apresentam sequências que diferem em mais de 1% das sequências referência, podendo-se inferir a respeito de possíveis novas espécies. No ensaio cinético, realizado para a triagem de leveduras com capacidade de bioconversão da D-xilose em xilitol e etanol, o maior rendimento em xilitol foi demonstrado pelo microrganismo relacionado à Prototheca zopfi var. hydrocarbonea. A capacidade desse organismo de produzir xilitol não havia sido descrita. Os resultados obtidos nesse trabalho, revelaram que o trato digestivo das pragas de cana-de-açúcar como uma fonte de microrganismos que apresentam capacidade de degradação enzimática para celulose e xilano cujo potencial para utilização na biotecnologia industrial ainda precisa ser revelado / The pursuit for sustainable economies has increased the interest in development of microbial-based platforms for new processes, both for biofuel production and for the synthesis of compounds, which demands high energetic capacity and chemical processing in its production. The isolation of microorganisms capable of degradation of lignocellosic materials, resistant to different inhibitors and highly efficient in the biosynthesis of specific molecules is necessary to achieve such purposes. In this research, cultivable microorganisms isolated from the larval gut of sugarcane pests: sugarcane borer root Migdolus fryanus, sugarcane weevil Sphenophorous levis, giant sugarcane borer Telchin licus licus and sugarcane borer Diathrea saccharalis, were characterized according to their extracellular enzymatic activity in carbon sources and molecularly identified. Third-instar larvae of Migdolus fryanus and S. levis and fifth-instar larvae of T. licus licus and D. saccharalis were collected in sugarcane fields in São Paulo, Brazil. A total number of 341 strains were evaluated for their capacity of degradation of lignocelulitic substrates, as single carbon sources in solid medium. The enzymatic activities of the strains were estimated by Enzymatic Activity Index (EAI); further, the strains were molecularly identified by sequencing of the 16S rRNA region for bacterias; ITS rDNA region for filamentous fungi and 26S rDNA region for yeasts. Bacteria strains which presented enzymatic activity were related to Firmiculites genera Bacillus, Enterobacter, Serratia and Citrobacter. Strains related to B. amyloliquefaciens have demonstrated higher levels of cellulosic degradation. Among filamentous fungi, yeasts and yeast-like organisms higher activity was showed to degradation of hemicelluloses. Filamentous fungi and yeasts belong to phylum Ascomycota, and the yeast-like organisms to phylum Chlorophyta. Six filamentous fungi which presented higher hidrolisys of xylan were related to Pyrenophora, Aspergillus and Penicillium genera. Yeasts were related mostly to the Meryerozyma and Candida genera. Yeasts with higher hydrolysis cababilities were reated to Meyerozyma guilliermondii, Cryptococcus laurentti, Candida pseudointermedia, C. parapsilosis, C. solani e Aureobasidium pullulans. Among the yeasts, 40 strains showed sequences that differ by more than 1% from reference sequences, which allows infering about possible new species. In the kinetic assay carried out for screening for yeasts capable of bioconverting D-xylose into xylitol and ethanol, higher yields of xylitol were obtained for the yeast-like organism related to Prototheca zopfi var. hydrocarbonea. This microorganism\'s ability to produce xylitol had not been reported yet. The results obtained in this work have demonstrated the gut of sugarcane pests as source of microorganisms capable of enzymatic degradation of cellulose and xylan, whose potential for use in the industrial biotechnology has yet to be revealed.

Several microorganisms are able of producing enzymes responsible for the conversion of biomass to ethanol, such as cellulases. However, studies about diversity and biotechnological application of microorganisms from Pampa biome are still scarce. To try to reduce this knowledge lack, the Gelatoporia subvermispora fungus was isolated from the Pampa biome, resulting in the first occurrence of this specie in Latin America. Commercially, cellulases are produced by submerged fermentation. However, filamentous fungi that are considered good producers of cellulases show better results in solid-state fermentation, mainly by the similarity between the solid medium and the natural habitat of these microorganisms. In order to evaluate the biotechnological potential of the fungi G. subvermispora for cellulases production, rice straw, sewage sludge and sugar cane bagasse were used as substrate. The highest values for the total cellulolytic activity by the method of filter paper (FP) were obtained using sugarcane bagasse as substrate, reaching the value of 3.82 FPU.g-1. The sewage sludge was an excellent medium for the production of xylanase and exo-cellulases, reaching peak activity of 227.97 U.g-1 and 134.25 U.g-1, respectively. The endo-cellulase activity was similar in almost whole substrates tested, as showed in the runs 11 for rice straw (40.75 U.g-1) and 14 for sewage sludge (35.32 U.g-1). Subsequently, cellulolytic enzymes from fungal Gelatoporia subvermispora produced by solid-state fermentation using different substrates were applied to hydrolyze non-treated sugarcane bagasse using indirect sonication. The best results were obtained using sewage sludge as substrate for enzyme production. The mean yields obtained with enzymes produced using sewage sludge, sugarcane bagasse and rice straw as substrates were 72.8, 58.7 and 51.2 g.kg-1, respectively. Regarding the use of ultrasound to carry out enzymatic reactions, the oscillation amplitude presented a negative effect on yield, whereas pulse factor showed to be benefic for the reactions. / Diversos microrganismos são capazes de produzir enzimas responsáveis pela conversão da biomassa em etanol, tais como as celulases, porém, estudos sobre a diversidade e aplicação biotecnológica dos microrganismos do bioma Pampa ainda são escassos. Para tentar reduzir essa lacuna de conhecimento, o fungo Gelatoporia subvermispora foi isolado do bioma Pampa, resultando na primeira ocorrência dessa espécie para a América Latina. Comercialmente, as celulases são produzidas através de fermentação submersa. Entretanto, fungos filamentosos que são considerados bons produtores de celulases apresentam melhores resultados em fermentação em estado sólido. Para avaliar o potencial biotecnológico do fungo G. subvermispora de produzir celulases os resíduos palha de arroz, lodo de esgoto e bagaço de cana foram utilizados como substrato. Os maiores valores de atividade celulolítica total determinados pelo método de papel filtro (PF) foram obtidos utilizando bagaço de cana como substrato, apresentando 3.82 FPU.g-1. O lodo de esgoto foi um excelente meio para a produção de xilanases e exo-celulases, atingindo valores máximos de 227.97 U.g-1 e 134.25 U.g-1, respectivamente. A atividade da endo-celulase foi similar nos substratos testados, como verificado na condição 11 para a palha de arroz (40.75 U.g-1) e 14 para o lodo de esgoto (35.32 U.g-1). As enzimas celulolíticas produzidas pelo fungo Gelatoporia subvermispora foram aplicadas na hidrólise do bagaço de cana por meio de sonicação indireta. Os melhores resultados foram obtidos utilizando o lodo de esgoto como substrato para a produção das enzimas. Os rendimentos médios de hidrólise obtidos através da produção de enzimas utilizando lodo de esgoto, bagaço de cana e palha de arroz como substrato foram 72.8, 58.7 e 51.2 g.kg-1, respectivamente. Com relação à utilização do ultrassom para as reações enzimáticas, a amplitude apresentou um efeito negativo no rendimento, enquanto o fator pulso foi benéfico para as reações.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3645.pdf: 2905111 bytes, checksum: 1e7eebe36006a888b885d9d8b5b94f9e (MD5) Previous issue date: 2011-03-28 / Universidade Federal de Sao Carlos / The aim of this study was to optimize the pretreatment of sugarcane bagasse raw and exploded with diluted sulfuric acid, water and sodium hydroxide in order to obtain Xylooligosaccharides in hemicellulose and production of second generation ethanol. The experiments with sugarcane bagasse and exploded with diluted acid and water respectively were performed according to the methodology CCRD (Central Composite Rotatable Design) with two replications at the center point response variables were: amount of xylose (g), acid concentration acetic acid and furfural (g / l) and xyllo-oligomers yield (%). Pretreatment with sodium hydroxide was carried out with sugarcane bagasse according to the methodology of factorial design with two replications at the central point in order to evaluate the influence of time of pretreatment (t), and hydroxide concentration sodium in the release of sugars after hydrolysis. The pretreatment of sugarcane bagasse with fresh H2SO4 concentration 0.8% v / v, 13 minutes at 100 º C allowed 94% extraction of xylan in the form of scyllo-oligomers, with a minimum of xylose, furfural and acetic acid showing as a condition favorable for the extraction of XOS production. The pretreatment of sugarcane bagasse was used only blown hot water already there due to acetic acid, due to the fact that exploded bagasse have already undergone a process of pre-treatment self-hydrolysis at the plant. Provided by washing with water in the ratio 1:5 (w / v) for 5 minutes at 70 ° C allowed the extraction of 80% xylose from bagasse which was already dissolved in the material, this fraction was 62.5% in the form oligomers. If this condition is unfavorable for the production of XOS is great because the production of monomer (xylose), which required a purification step which is very costly. If ethanol is the desired end product is a slight increase in the need of pretreatment conditions for improved xylose production by hydrolysis step by the enzyme xylanase or using acid as catalyst. For the pretreatment of sugarcane bagasse early experiments proved inconclusive for obtaining a correlation between the length, amount of NaOH used in the hydrolysis and fermentation yields. With the experimental design was obtained for 7% NaOH, 30 minutes (min.) 76% of hydrolysis efficiency with a maximum production of glucose 62 g / l and 90% efficiency of fermentation with an average yield of 20g / L ethanol. The materials were characterized chemically and physically before and after the stages of pretreatment showing the openness and better availability of fibers for the enzymatic process. / O objetivo deste trabalho foi a otimização do pré-tratamento de bagaço de cana in natura e explodido com ácido sulfúrico diluído, água e hidróxido de sódio visando a obtenção de xilooligômeros na fração hemicelulósica e produção de etanol de segunda geração. Os experimentos com o bagaço in natura e explodido com ácido diluído e água respectivamente foram realizados de acordo com a metodologia DCCR (Delineamento Composto Central Rotacional) com duas repetições no ponto central tendo como variáveis resposta: quantidade de xilose (g), concentração de ácido acético e furfural (g/L) e rendimento em xilooligômeros (%). O pré-tratamento com hidróxido de sódio foi realizado com o bagaço in natura de acordo com a metodologia do planejamento fatorial com duas repetições no ponto central com o objetivo de avaliar a influência do tempo de pré-tratamento (t), e concentração de hidróxido de sódio na liberação de açúcares após hidrólise. O Pré-tratamento do bagaço de cana in natura com concentração H2SO4 0,8% v/v, 13 minutos a 100ºC permitiu 94% de extração de xilana na forma de xilooligômeros, com um mínimo de xilose, furfural e ácido acético se mostrando assim como uma condição de extração favorável para produção de xilooligossacarídeos (XOS). No pré-tratamento do bagaço de cana explodido foi utilizado somente água quente devido a já existência de ácido acético, devido ao fato do bagaço explodido já ter sido submetida a um processo de pré-tratamento de auto-hidrolise na usina. Na condição de lavagem com água na relação 1:5 (m/v) por 5 minutos a 70 ºC permitiu a extração de 70% de xilose do bagaço que já se encontrava solubilizada no material, desta fração 45% se encontrava na forma de oligômeros. Essa se condição é desfavorável para produção de XOS pois é grande a produção de monômero (xilose), sendo necessária uma etapa de purificação que é muito onerosa. Se o etanol for o produto final desejado é preciso um leve aumento nas condições do pré-tratamento para maior produção de xilose, por etapa de hidrólise pela enzima xilanase ou utilizando ácido como catalisador. Para o pré-tratamento do bagaço in natura os primeiros experimentos se mostraram inconcludentes para a obtenção de uma correlação entre tempo e quantidade de NaOH utilizado nos rendimentos de hidrólise e fermentação. Com o planejamento fatorial obteve-se para 7% NaOH 30 min. 75,3% de eficiência de hidrólise com uma máxima produção de glicose de 61,4 g/l e eficiência de 90% de fermentação com uma média de produção de 20g/L de etanol e para 4% NaOH 60 min 60 min. uma solubilização da xilana do bagaço in natura de 65%, com 55% na forma oligomérica.Os materiais foram caracterizados quimicamente e fisicamente antes e após as etapas de pré-tratamento mostrando a abertura e a melhor disponibilidade das fibras para o processo enzimático.

Los residuos lignocelulósicos son los sub-productos agroindustriales de mayor abundancia en el sector agrícola, por esta razón, se ha propuesto el uso de estos en diferentes aplicaciones de materiales compuestos. El objetivo de este trabajo es explorar el potencial del uso de la hoja caulinar del bambú (HCB) y el peciolo envainador de la hoja de la palmera (PHP), para la producción de laminados decorativos, con el fin de ser usados en revestimientos de interiores de edificios. Se realizó primero la caracterización de la HCB y el PHP en estado natural, luego se realizó un prototipo de fabricación del revestimiento y por último, la caracterización del laminado que se obtuvo en este proceso. Los resultados muestran que el comportamiento termodinámico de la HCB y el PHP, en el proceso de laminación no debe superar los ~135°. El análisis físico-químico muestra que la porosidad y la presencia de minerales son mayores en las HCB en relación a la PHP. En el envejecimiento acelerado por CUV, se determinó que las HCB son más susceptibles al cambio de color en su superficie. En cuanto al proceso de laminación, las HCB necesariamente deben pasar por el proceso de rectificado antes de la laminación. En el proceso de laminación, se determinó que el uso del substrato de papel kraft impregnado es el más conveniente para la conservación de la estética de la superficie de ambos residuos. De acuerdo con la topografía de la superficie, podemos afirmar que los patrones de rugosidad disminuyen con respecto al proceso de laminación, en la HCB pasan de 0,017mm para 0,008mm y de 0,015mm para 0,027mm en la superficie externa e interna respectivamente; en el PHP pasan de 0,076 para 0,016 y de 0,106mm para 0,029mm. Aunque en la HCB, se observe el perfil (y) un aumento de la ondulación. Después del proceso de laminación la porosidad disminuye en ambos residuos y los valores de absorción de agua disminuyen 7,25% en la HCB y aumentan 1,33% en el PHP. Podemos concluir que ambas superficies son aptas para uso en revestimientos. / Lignocellulosic residues are the most abundant agri-bussiness product in the agricultural sector, therefore, it has been proposed for use in various applications of these composites. The aim of this paper is to explore the potential of using sheath bamboo leaf (SBL) and the petiole leaf palm (PLP), for the production of decorative laminates, in order to be used in coatings inside buildings. Characterization of SBL and PLP unprocessed was performed, then a prototype process manufacturing and finally characterization laminate coating obtained was performed. The results show that the thermodynamic behavior of SBL and PLP in the lamination process should not exceed ~ 135 °C. The physico-chemical analysis shows that the porosity and the presence of mineral on SBL are greater than PHP. In the accelerated aging by CUV method, it was determined that SBL are suseptible to color change on the surface. The SBL necessarily have to go through the process of grinding prior to lamination. In the lamination process, it was determined that the use of kraft paper impregnated substrate is most suitable for preserving the aesthetics of the surface of both residues. According to the topography of the surface, we can say that the patterns of roughness decrease with respect to the lamination process, on SBL change from 0,017mm to 0,008mm and 0,015mm to 0,027mm in the outer and inner surface, respectively; PLP roughness change from 0.076 to 0.016 and 0,106mm to 0,029mm. Although the profile (y) increased ripple is observed at the SLB. After the lamination process the porosity decreases in both waste and water absorption values decrease on SLB 7.25% and 1.33% increase in the PLP. We concluded that both surfaces are suitable for use in coatings.