Submitted by Amauri Alves (amauri.alves@ufv.br) on 2015-11-05T14:42:22Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 637711 bytes, checksum: 75ea0ad3a3c67b516122fbe953c21199 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-05T14:42:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 637711 bytes, checksum: 75ea0ad3a3c67b516122fbe953c21199 (MD5) Previous issue date: 2014-11-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A hidrólise da lignocelulose, presente na biomassa vegetal, requer a participação de uma série de enzimas lignocelulolíticas, produzidas por diversos micro-organismos. Este processo é natural, gradual e resulta na liberação de açúcares fermentáveis e outros produtos industriais. No entanto, o processo de hidrólise da lignocelulose na indústria requer uma formulação enzimática robusta e com amplo espectro de atividade hidrolítica, capaz de disponibilizar a maior quantidade possível de açúcares para os bioprocessos. Dessa forma, o ideal seria produzir coquetéis enzimáticos a partir de comunidades microbianas, que se estabelecem em ambientes onde o a biomassa vegetal está sendo degradada. Assim, os objetivos deste estudo foram: determinar e caracterizar atividades enzimáticas presentes no coquetel enzimático obtido a partir de uma comunidade microbiana celulolítica; determinar a diversidade de micro-organismos presentes nesta comunidade e inferir sobre as relações filogenéticas e funcionais entre seus membros. Uma comunidade microbiana celulolítica, derivada de duas outras comunidades foi cultivada em meio solução Peptona-Celulose (PCS), suplementado com 1% (p/v) de bagaço de cana, a 50°C e sem aeração, durante sete dias. O extrato enzimático produzido por esta comunidade apresentou cinco atividades enzimáticas diferentes (CMCase, FPase, xilanase, β-glicosidase e protease). Xilanase e CMCase alcançaram sua atividade máxima no sexto dia de cultivo (9,98 U mg -1 e 2,0 U mg -1 , respectivamente), FPase no quarto dia (0,6 U mg -1 ), β-glicosidase no terceiro (0,36 U mg -1 ) e protease no primeiro dia (0,05 U mg -1 ). O efeito do pH, temperatura e termoestabilidade sobre as atividades enzimáticas foi analisado. Xilanase e CMCase apresentaram maior atividade em pH 8,0, FPase e β-glicosidase em pH 7,0 e protease em pH 5,0. A melhor atividade de xilanase e CMCase ocorreu a 70°C, FPase a 60°C, β- glicosidase a 50°C e protease a 40°C. Xilanase, CMCase e FPase foram termoestáveis em todas as temperaturas testadas (40, 50 e 60°C) ao longo de 2h de incubação. A β- glicosidase foi termoestável nos 80 min iniciais, em todas as temperaturas. Protease foi termosensível a 40°C, nos 40 min iniciais de incubação. As atividades enzimáticas viiipresentes no coquetel enzimático, produzido pela comunidade microbiana mista, apresentaram tolerância a ampla faixa de pH e elevadas temperaturas e estabilidade térmica, exibindo potencial para aplicação em processos biotecnológicos. O DNA total da comunidade foi extraído, os genes ribossomais 16S e 28S foram amplificados e sequenciados. A análise das sequências dos genes ribossomais revelou que estes possuem similaridade maior que 90% com sequências conhecidas depositadas no GenBank e indicaram que a comunidade microbiana celulolítica era composta por diversas espécies de bactérias e fungos, que foram agrupadas em duas árvores filogenéticas. O fungo Ganoderma lucidum e a bactéria Ureibacillus não cultivável apresentaram a maior frequência relativa na comunidade. As complexas interações metabólicas e ecológicas entre as multiespécies microbianas, presentes na comunidade microbiana mista certamente contribuiram para a eficiente hidrólise da lignocelulose nas condições estabelecidas neste estudo. / The hydrolysis of lignocellulose present in the vegetable biomass requires the participation of a series of lignocellulolytic enzymes, produced by various microorganisms. This process is natural, gradual and results in the release of fermentable sugars and other industrially products. However, the hydrolysis process of the lignocellulose in the industry requires robust enzyme formulation with broad spectrum of hydrolytic activity, able to provide the largest possible amount of sugars for bioprocesses. Thus, the ideal would be to produce enzyme cocktails from microbial communities that are established in environments where the vegetable biomass is being degraded. The objectives of this study were to determine and characterize enzymatic activities present in the enzyme cocktail obtained from a cellulolytic microbial community; determine the diversity of micro-organisms present in this community and infer the phylogenetic and functional relationships among its members. One cellulolytic microbial community, derived from two other communities was cultured in Peptone- Cellulose Solution medium (PCS), supplemented with 1% (w/v) sugarcane bagasse, at 50°C, static conditions aeration, for seven days. The enzyme extract produced by this community showed activity of five different enzymes (CMCase, FPase, xylanase, β- glucosidase and protease). Xylanase and CMCase achieved their maximum activity on the sixth day of cultivation (9,98 U mg -1 e 2,0 U mg -1 , respectively), FPase on the fourth day (0,6 U mg -1 ), β-glucosidase on the third day (0,36 U mg -1 ) and protease on the first day (0,05 U mg -1 ). The effect of pH, temperature and thermostability of the enzyme activities was analyzed. Xylanase and CMCase exhibit higher activity in pH 8.0, FPase and β-glucosidase in pH 7.0 and protease in pH 5.0. The best activity of the xylanase and CMCase was at 70°C, FPase at 60°C, β-glucosidase at 50°C and protease at 40°C. Xylanase, CMCase and FPase were thermostable at all temperatures tested (50, 60 and 70°C) over 2h incubation. β-glucosidase was thermostable in the initial 80 min at all temperatures. Protease was thermosensitive at 40°C, in the initial 40 min. The enzymes present in the enzyme cocktail, produced by the mixed microbial community, presented xtolerance to a wide pH range and high temperatures and thermal stability, showing potential for application in biotechnological processes. The total DNA of the community was extracted, the 16S and 28S ribosomal genes were amplified and sequenced. Sequence analysis of ribosomal genes revealed that these have a similarity higher than 90% with known sequences deposited in GenBank and indicated that cellulolytic microbial community was composed of several species of bacteria and fungi that were grouped into two phylogenetic trees. The Ganoderma lucidum fungus and bacteria Ureibacillus uncultivable had the highest relative frequency in the community. The complex metabolic and ecological interactions between microbial multi-species present in the mixed microbial community certainly contributed to the efficient depolymerization of lignocellulose under the conditions established in this study.

Orientador: Jonas Contiero / Banca: Fátima Aparecida de Almeida Costa / Banca: Edwil Aparecida de Lucca Gattas / Resumo: Com a utilização crescente do biodiesel no mundo, houve uma grande disponibilidade de glicerol no mercado. No brasil, é esperado um mercado de 200 mil toneladas de glicerol de biodiesel com a utilização de 5% de biodiesel ao diesel. Apesar disso, a clarificação e purificação deste glicerol ainda é um processo muito oneroso, sendo que a utilização do glicerol na forma bruta, além de gerar produtos de alto valor agregado, pode contribuir para diminuir o valor do biodiesel no mercado, uma vez que os custos de armazenamento ou descarte do glicerol bruto está atrelado ao preço do biodiesel. O glicerol de biodiesel preferencialmente é utilizado para produção de 1,3 propanodiol por bactérias, porém pouco se tem estudado a respeito da sua fermentação por leveduras, que podem utilizar maiores quantidades de glicerol e maiores taxas de conversão. Foram realizadas fermentações com 30 cepas de leveduras capazes de assimilar o glicerol utilizando frascos tipo erlenmeyer e glicerol como única fonte de carbono. O caldo fermentado foi analisado em HPLC equipado com detector UV e IR na busca de etanol, propanol, butanol, lactato, propionato, citrato, succinato e acetato, 1,3 propanodiol, 1,2 propanodiol, e 2,3 butanodiol. Foi utilizando o método de planejamento experimental para otimização do crescimento em frascos e três fermentações em reator para avaliação do meio otimizado. Também foram realizados dois planejamentos experimentais para otimização do meio de produção em frascos e seis fermentações em reator variando a aeração e a agitação. Foi verificado que Yarrowia lipolytica NRRL Y-1095 foi a cepa maior promissora na utilização de glicerol para produção de citrato. O meio de crescimento foi otimizado em glicerol 50 g.L-1, extrato de levedura 5 g.L-1, sulfato de amônia1 g.L-1, KH2PO4 7 g.L-1, Na2HPO4... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: With the increasing use of biodiesel in the world, there is great availability of glycerol in the market. In Brazil, it is expected a availability of 200 thousand tons of biodiesel glycerol with the mixture of 5% biodiesel into mineral biodiesel. Nevertheless, the purification and clarification of glycerol is a very costly process, and the use of raw glycerol to generate products with high added value, may reduce the price of biodiesel in the market, since raw glycerol storing and disposing costs are put on the biodiesel price. Raw glycerol is preferably used to produce 1,3 propanediol by bacteria, but little has been studied about its fermentation by yeasts, which can use larger amounts of glycerol and have higher conversion rates. Fermentations were performed with 30 yeast strains able to use glycerol as the sole carbon source using Erlenmeyer flask. The fermented broth was analyzed on HPLC equipped with UV and RI detector searching ethanol, propanol, butanol, lactate, propionate, citrate, succinate and acetate, 1,3 propanediol, 1,2 propanediol, and 2,3 butanediol. The method of experimental design was used for growth optimization and three fermentation were performed in fermentor vase to evaluate the optimized medium. Two experimental designs were made for the evaluate the production medium and six fermentation in fermentor vase varying aeration and agitation. It was found that Yarrowia lipolytica NRRL Y-1095 strain was the most promising in the use of glycerol to produce citrate. The growth medium was optimized in glycerol 50.0 g.L-1, yeast extract 5.0 gL-1, ammonium sulfate 1.0 gL-1, KH2PO4 7.0 gL-1, Na2HPO4 2.5 gL-1, FeCl3 0.65 mg.L - 1, ZnSO4 1.2 mg.L-1, CuSO4.5H2O 0.31 mg.L-1 and MnSO4 0.27 mg.L-1, reaching 6.32 gL-1 of dry weight in bottles and 23gL-1 in fermentation reactor. It was found that glycerol was the only significant factor... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O objetivo desse estudo foi investigar o efeito protetor do íon magnésio em células de levedura Saccharomyces cerevisiae submetidas aos estresses térmico e etanólico. No processo industrial de fermentação as leveduras estão sujeitas ao estresse térmico, originado pelo calor produzido pela própria fermentação, e ao estresse pelo etanol, originado pelos efeitos adversos do álcool etílico produzido pelo catabolismo dos açúcares pelas leveduras. O magnésio tem a capacidade de atenuar os efeitos nocivos de estresse em leveduras S. cerevisae, principalmente através da estabilização da membrana celular. Foi cultivada a levedura Saccharomyces cerevisiae Y-904, a 30°C por 24h sob agitação de 80 rpm em meio YEPD e em meio à base de caldo de cana-de-açúcar, acrescido ou não de 20 mmol de magnésio, na forma de sulfato de magnésio hepta-hidratado. As culturas foram expostas ao estresse térmico, através da elevação da temperatura de incubação de 30 para 42°C e/ou ao estresse etanólico, em meio com 10% (v/v) de etanol. A viabilidade celular da levedura foi determinada por microscopia ótica às 0, 1, 2, 3, 4, 5, 24 e 48 horas do período de incubação sob as condições de estresse. A concentração de magnésio nas células e nos meios foi determinada por espectroscopia de absorção atômica. Os resultados foram analisados estatisticamente através de Análise de Variância, com posterior aplicação de Teste de Tukey. O enriquecimento do meio YEPD e/ou das células da levedura com magnésio proporcionou maior população e viabilidade celular da levedura. Em meio à base de caldo de cana o enriquecimento com magnésio não influenciou a população ou a viabilidade celular da levedura, provavelmente porque tal meio de cultivo já apresentava concentração suficiente de magnésio para a proteção da levedura contra os estresses térmico e etanólico. / The aim of this study was to investigate the protective effect of the ion magnesium in cells of Saccharomyces cerevisiae under thermal and ethanolic stresses. In the industrial process of fermentation the yeasts might be submitted either to thermal stress, originated from the heat produced by fermentation, or to ethanol stress, originated from the damages effect of ethylic alcohol produced by the catabolism of the sugars by the yeasts. Magnesium has the capability to attenuate harmful effects of stresses in yeast, mainly through the stabilization of the cellular membrane. The strain Y-904 of Saccharomyces cerevisiae was cultivated at 30°C during 24h under 80 rpm agitation in medium YEPD or in a broth from sugar cane, both added or not with 20 mmol of magnesium from magnesium sulphate hepta-hydrated (MgSO4 7H2O). The cultures were exposed either to heat shock, by rising of the temperature of incubation from 30 to 42°C, either/or to ethanol shock, in broth with 10% (v/v) of ethanol. The cellular viability of the yeasts was determined by optical microscopy at 0, 1, 2, 3, 4, 5, 24 and 48 hours of the period of incubation under the stress conditions. The magnesium concentration in the cells and in the mediums was determined for atomic absorption spectroscopy. The results were statistically analyzed by variance analysis and Tukey test. The yeast population and cell viability were higher in the medium YEPD enriched with magnesium (intra or extracellular) compared the same medium without magnesium supplementation. However it was not observed difference in population or viability of the yeasts in the broths from sugar cane enriched or not with magnesium. This happened probably because the broth from sugar cane already presented a concentration of magnesium enough to protect the yeast cells against the thermal and ethanolic stresses.

Nisina, um antimicrobiano produzido por cepas de Lactococcus lactis subsp. Lactis, pode ser utilizada como preservante em alimentos e, possivelmente, como agente antimicrobiano. Para aumentar sua produção por Lactococcus lactis ATCC 11454 em meio MRS (pH = 6,5) realizamos ensaios em agitador rotativo (100 rpm/ 30 °C/ 36h) a partir de 3 grupos de ensaios, designados por desenho fatorial de dois níveis (2 (4-1) no grupo 01) e 2(3) nos grupos 2 e 3. As concentrações de sacarose (2,2 a 15 g/L), asparagina (7,5 a 75 g/L), fosfato de potássio (6 a 18 g/L) e Tween 80 (1,0 a 6,6 g/L) foram adicionadas ao meio MRS (pH = 6,5). A produção de nisina foi acompanhada a partir do método de difusão em ágar a partir de utilização de Lactobacillus sake ATCC 9924 como microorganismo sensível. Os melhores níveis de nisina atingidos foram de 1,6 x 104 AU/mL (grupo 2) a 1,8 x 104 AU/mL (grupo 1) e obtidos para os níveis máximos de sacarose e asparagina. Dependendo das proporções entre as concentrações dos outros nutrientes, quando a concentração final de sacarose variou entre 0,33 g/L a 3,64 g/L, o pH oscilou entre 5,10 to 6,01, o acido lático produzido variou de 1,19 g/L a 4,44 g/L e a concentração celular variou de 0,99 a 4,184 mg/L. produção de nisina mostrou-se independente das velocidades de crescimento, as quais variaram de 0,0070 h-1 a 0,0401 h-1. A analise de regressão mostrou se adequar a um modelo polinomial quadrático: Log AU/mL = 1,98905 - 0,213558 x2 + 1,80028 x3 - 1,40776 x4 + 0,23436 x1 x2 + 0,35936 x1 x3 +1,47217 x3 x4 (equação principal). Onde os índices representam as concentrações de sacarose; asparagina; fosfato e tween 80 respectivamente. A análise de variância foi realizada para os parâmetros fixados para demonstrar a adequação do modelo proposto. (x são os índices dos nutrientes adicionados). / Nisin, an antimicrobial substance tha is produced by Lactococcus lactis, can be utilized as a preservative and therapeutic agent. To improve its production by Lactococcus lactis ATCC 11454 in MRS broth (pH =6.5), in rotatory shaker (100 rpm/ 30 °C/ 36h), three groups of assays, set up by a fractional factorial design of two-levels (2 (4-1) in group 01), and 2(3) in groups 2 and 3 were carried out. The minimum and maximum concentrations of sucrose (5 to 12.5 g/L), asparagine (7.5 to 75 g/L), potassium phosphate (6 to 18 g/L) and Tween 80 (1.0 to 6.6 g/L) were added to the MRS broth (pH = 6.5). The nisin production was accompanied through the agar diffusion assay using Lactobacillus sake ATCC 9924 as a sensitive microorganism. The best nisin activities ranged from 1.67 x 104 AU/mL (group 2) to 1.84 x 104 AU/mL (group 1) and were obtained for maximum levels of sucrose and asparagine, dependending of the proportions of the other nutrients concentrations, when the final sucrose content varied from 0.33 g/L to 3.64 g/L, the pH value oscillated beTween 5.10 to 6.01, the produced lactic acid was ranged from 1.19 g/L to 4.44 g/L and the dry-cell content was about 0.99 to 4,184 mg (DCW)/L. Nisin production was shown to be independent of growth rates, which ranged from 0.0070 h-1 to 0.0401 h-1. The regression analysis attained a quadratic polynomial model: Log AU/mL = 1.98905 - 0.213558 x2 + 1.80028 x3 - 1.40776 x4 + 0.23436 x1 x2 + 0.35936 x1 x3 +1.47217 x3 x4 (main equation). The analysis of variance performed to the fitted parameters of the independent variables was performed for checking model fitting results adequacy. (x are the index for the nutrients added).

Este trabalho consiste em um estudo sobre monitoramento ambiental de áreas limpas. Os parâmetros comparados foram partículas não viáveis de 0,5 e 5,0 µm, contaminação do ambiente (UFC do ar) e de superfícies (Rodac®). Procedeu-se ao estudo em áreas de manipulação crítica (Classe A). Nestas áreas, a amostragem foi feita em situações de repouso e dinâmica, antes e após sanitização, e em etapas de certificação e rotina. Os dados de literatura indicam que os parâmetros não são particularmente dependentes do lay out ou classificação das áreas, mas sim do seu uso e do comportamento dos operadores. As conclusões foram positivas quanto a correlação entre diferentes locais de amostragem, para partículas não viáveis de 0,5 e 5,0 µm, e ausência deste tipo de correlação em posições em fluxo laminar. Também, os valores de correlação foram quase sempre decrescentes com a maior limpeza do ambiente. Os microrganismos mais frequentemente isolados, nas áreas A2., A3 e A4 foram Bacillus sp, Staphylococcus sp e Corynebacterium sp. / This paper represents a study about environmental monitoring data for cleanrooms. The parameters that were compared are: total airborne particles of 0.,5 and 5.0 µm, airbome colony forming units (CFU\'s) and CFU\'s on surfaees (Rodac®). Most attention was paid to areas where critical handling is performed (class A areas). In these areas sampling was performed \"at rest\" and \"dynamic\" conditions, before and after sanitization and during certification and routine steps. These data indicates that the parameters are not particularly dependent upon the lay out or classification of areas, but rather on the use of the areas, and how the operators behave in them. Evaluating the data, the conclusion was about a correlation among different sampling places, for total airborne particles of 0.,5 and 5.0 µm, and absence of this kind of correlation in laminar flows positions. Also, correlation values were always increasing with the cleanless of the environment. The microorganisms most frequently isolated in areas A2, A3 and A4 were Bacillus sp, Staphylococcus sp and Corynebacterium sp.

Orientador: Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez / Coorientador: Eleni Gomes / Banca: Adalberto Pessoa Junior / Banca: Luciano Takeshi Kishi / Resumo: O complexo enzimático xilanolítico é responsável por hidrolisar as ligações glicosídicas entre os monômeros constituintes da xilana, sendo esta um polissacarídeo presente na porção hemicelulolítica das paredes celulares vegetais, e suas enzimas se destacam pelas diversas aplicações industriais. O objetivo do projeto foi efetuar a caracterização e isolamento das xilanases produzidas pelo fungo termofílico Rasamsonia emersonii em cultivo em estado sólido. Foram realizados ensaios para avaliar os efeitos do pH, da temperatura, de diversas substâncias químicas, cátions e compostos fenólicos na atividade enzimática. A estimativa da massa molecular foi realizada por eletroforese em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE) e por cromatografia de filtração em gel em resina Sephadex G-75. Como valor ótimo para o extrato enzimático bruto obteve-se 5,5 e 7,0 para o pH, e 80ºC para a temperatura ótima em incubação de 4 minutos. Em relação à estabilidade do extrato bruto, os maiores valores ocorreram entre as faixas de pH de 4 a 5,5, e 50ºC para temperatura. Todos os reagentes testados apresentaram diminuição da atividade enzimática sobre o extrato bruto, por outro lado, o agente quelante EDTA aumentou 4%. Os cátions testados aumentaram (Na+, K+, Cd2+, Sr2+, Ca2+) ou diminuíram (Zn2+, Al3+, Fe3+, Mn2+, Mg2+, Ni2+, Ba2+, Li+, Co2+, Cr3+ e Cu2+) a atividade. Em relação aos compostos fenólicos, somente o ácido tânico induziu decréscimo da atividade xilanolítica do extrato bruto. O pI foi estimado em... / Abstract: The xylanolytic enzyme complex is responsible for hydrolyzing glycosidic bonds between the monomers of xylan, being a polysaccharide present of the hemicellulolitic in plant walls. These enzymes standing out because have many industrial applications. The objective of this investigation was to characterize and isolate the xylanases present in the crude extract produced by the thermophilic fungus Rasamsonia emersonii in solid state cultivation. Tests were performed to evaluate the effects of pH, temperature, various chemicals and cations on enzymatic activity, determining optimal conditions and stability of the enzymes. The molecular weight estimation was performed by polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and gel filtration chromatography on Sephadex G-75 resin. Optimum pH values obtained were 5.5 and 7.0 and 80ºC for the optimum temperature for a 4 minutes incubation for the crude enzyme extract. Regarding the stability of the crude extract, the highest values occurred between the ranges of 4 to 5.5 for pH, and 50ºC for thermal stability. All the reagents tested showed enzymatic inhibition on the crude extract, on the other hand, the chelating agent EDTA increased enzyme activity by 4%. The tested cations increased (Na+, K+, Cd2+, Sr2+, Ca2+) or decreased (Zn2+, Al3+, Fe3+, Mn2+, Mg2+, Ni2+, Ba2+, Li+, Co2+, Cr3+ and Cu2+) activity. In relation to the phenolic compounds, only tannic acid induced a decrease in the xylanolytic activity of the crude extract. The pI ... / Mestre

O projeto visou aumentar a produção de celulases em fungos T. harzianum IPT 821 e T. reesei QM 9414. Esporos foram submetidos à radiação UV-C. Células das colônias mais capacitadas ao crescimento foram sucessivamente cultivadas em meio solidificado, contendo concentrações progressivamente reduzidas fonte de carbono, de modo a resultar pressão ambiental seletiva e crescente. Após esta etapa as linhagens isoladas foram cultivadas em meio composto por bagaço de cana/farelo de trigo na proporção 80/20, 60% de umidade, 30°C por 72h. Uma linhagem, originária da cepa IPT 821, apresentou atividade de 3,7 FP U/gms, 50% superior em relação à parental: 2,6 U/gms (p=0,001; p<0,05). Análises das frações enzimáticas indicaram uma diferença significativa (p=0,001; p<0,05) na atividade de xilanase: 4,7 U/gms (mutante) e 4 U/gms (parental). Ensaios de hidrólise, Avicel como substrato (1% de sólidos; w/v) indicaram um aumento de quase 70% na hidrólise em 48h, da mutante em comparação à parental (8,7% (mutante) e 4,8% (parental), concentração enzimática de 2,5 FP U/gms). / This project aimed to increase cellulase production in fungi T. harzianum IPT 821 and T. reesei QM 9414. Spores were exposed to UV-C radiation. Colonies were plated and those showing best growth were successively cultivated in plates containing increasingly stress conditions reduced concentrations of the carbon source thus creating a progressive selective pressure. After this pre-selection step isolated strains were cultivated in medium comprising sugar cane bagasse and wheat straw, in the proportion of 80/20 respectively, 60% of moisture, 30°C for 72h. One strain, originated from IPT 821 strain, showed a cellulolytic activity of 3,7 U/gdw; 50% superior to the parental strain: 2,6 U/gdw (p=0,001; p<0,05). Analysis of the enzymatic cocktail showed significant difference (p=0,001; for p <0,05) on xylanase activity: 4,7 U/gdw (mutant strain) and 4 U/gdw (parental strain). Hydrolysis assays, using Avicel as substrate (1% w/v) showed an increase on hydrolysis of about 70%, in 48h (8,7% (mutant strain) and 4,8% (parental strain), enzyme load of about 2,5 U/gdw).

Orientador: João Cláudio Thoméo / Banca: José Teixeira Freire / Banca: Pedro de Oliva Neto / Banca: Andreas Bück / Banca: Vanildo Luiz Del Bianchi / Resumo: Esta tese trata da ampliação de escala de biorreatores de leito empacotado para produção de celulases fúngicas por fermentação em estado sólido (FES), constando de etapas experimentais, desenvolvidas no Brasil, e de modelagem e simulação, realizada na Alemanha. Em escala de frascos, foram obtidos parâmetros cinéticos de crescimento dos fungos termofílico Myceliophthora thermophila I-1D3b e mesofílico Trichoderma reesei QM9414. O crescimento foi estimado com base no teor de proteínas e as velocidades específicas de crescimento foram μ = 0,06 e 0,10 h-1 para os fungos termo e mesofílico, respectivamente. No período sanduíche, foi proposto um modelo heterogêneo bidimensional capaz de prever perfis de temperatura, umidade e crescimento fúngico ao longo do processo em qualquer posição do biorreator. Simulações empregando este modelo ao cultivo de M. thermophila em biorreator de leito empacotado com 7,62 cm de diâmetro interno indicaram que não deveria haver sobreaquecimento, mas perfis de umidade poderiam comprometer a produtividade na zona próxima à entrada de ar. Em ampliação de escala, foram realizados experimentos em biorreatores de leito empacotado empregando-se ambos os fungos e, como substratos, bagaço de cana e farelo de trigo. O rendimento do processo foi medido em termos de atividades celulolíticas, bem como se analisaram perfis de temperatura ao longo do processo e de umidade final do fermentado. Para ambos os fungos, em biorreator com 7,62 cm de diâmetro, não houve sobreaquecimento do leito para substrato contendo fibras de bagaço, concordando com simulações. Em biorreator com diâmetro 20 cm, observou-se um perfil térmico radial expressivo, com aumento de temperatura de até 10 ºC no centro do leito. Com o fungo termofílico M. thermophila, as atividades médias de endoglucanase e xilanase atingiram, respectivamente, 785 e 2120 U/gss no biorreator estreito e 580 e 2070 U/gss no biorreator largo... / Abstract: This thesis deal with the scale-up of packed-bed bioreactors for fungal cellulases production by solid-state fermentation (SSF), comprising experimental steps, developed in Brazil, and modeling and simulation, developed in Germany. At flasks scale, growth kinetic parameters were obtained for thermophilic fungus Myceliophthora thermophila I-1D3b and mesophilic one Trichoderma reesei QM9414. Growth was estimated based on protein content and specific growth rates were μ = 0,06 and 0,10 h-1 for thermo and mesophilic fungi, respectively. During the abroad period, it has been proposed a heterogeneous two-dimensional model able to predict temperature, moisture content and fungal growth profiles throughout the process at any position of the bioreactor. Simulations using this model for the cultivation of M. thermophila in a packed-bed bioreactor with internal diameter 7.62 cm addressed that is shouldn't happen overheating; however, moisture content profiles could harm enzyme productivity in the vicinity of the air inlet. On scaling-up, experiments in packed-bed bioreactors employing both fungi and sugar cane bagasse and wheat bran as substrates were carried out. The process yield was measured as cellulolytic activities, as well as temperature profiles along the process and final moisture contents of the fermented materials were obtained. For both fungi, in bioreactor with 7.62 cm diameter, there was no overheating of the bed when substrate contained bagasse fibers, agreeing with simulations. In bioreactor with 20 cm diameter, an expressive radial thermal profile has been observed, with temperature increasing up to 10 ºC at bed central axis. With thermophilic fungus M. thermophila, average activities of endoglucanase and xylanase reached, respectively, 785 and 2120 U/gss in thin-bioreactor and 580 and 2070 U/gss in large-bioreactor. With mesophilic fungus T. reesei, average activities of endoglucanase and ... / Doutor

Orientador: Ana Lúcia Barretto Penna / Banca: Katia Sivieri / Banca: Juliano De Dea Lindner / Banca: Ana Carolina Conti e Silva / Banca: Eleni Gomes / Resumo: No Brasil, o queijo Muçarela de búfala tem uma boa aceitação pelos consumidores e mercado em expansão. Entretanto, há escassez de dados científicos em âmbito nacional sobre as bactérias acido láticas (BAL) autóctones envolvidas nos processos tradicionais de fabricação deste produto. Assim, este estudo teve o objetivo de identificar e caracterizar as BAL autóctones isoladas durante as etapas do processo de produção e período de estocagem do queijo Muçarela de búfala, assim como avaliar a dinâmica e a evolução da microbiota lática, suas características tecnológicas e o potencial de aplicação industrial. Para isso, em um primeiro momento, cento e cinquenta e duas culturas láticas isoladas das amostras de leite in natura, coalhada, massa filada, queijo Muçarela de búfala e soro de conservação recém processados e durante o período de estocagem foram caracterizadas pela capacidade de crescer em diferentes temperaturas (15, 30 e 45 °C), pH (4,5 e 9,6), concentrações de NaCl (4,0, 6,5 e 10,0%) e pela capacidade de produzir CO2 a partir do uso da glicose. A biodiversidade e a evolução das BAL foram avaliadas pelo sequenciamento do gene 16S rRNA e pelas técnicas de RAPD-PCR e RFLP-PCR. Quanto à viabilidade nas diferentes condições, a maioria das cepas analisadas cresceu a 30 °C e na presença de 6,5% de NaCl, e em geral, cresceram bem em pH 9,6. As BAL isoladas foram identificadas como: Enterocccus faecalis, Lactococcus garvieae, Lactobacillus helveticus, Lactococcus lactis, Streptococcus thermophilus, Leuconostoc citreum, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Enterococcus sp., Lactobacillus fermentum, Lactobacillus casei e Leuconostoc mesenteroides. A técnica de RAPD-PCR permitiu avaliar a dinâmica das BAL representativas nas diferentes etapas de processamento e no período de estocagem do queijo Muçarela. Sessenta clusters foram obtidos pela técnica de RAPD-PCR... / Abstract: In Brazil, buffalo Mozzarella cheese has good acceptance by its consumers and growing market. However, there are few scientific data about autochthonous lactic acid bacteria (LAB) involved in traditional manufacturing processes of this product nationally. Thus, this study aimed to identify the autochthonous LAB isolated during the buffalo Mozzarella cheese manufacture and storage period, as well as to evaluate the evolution and dynamic of lactic microbiota and their technological characteristics and potential of industrial application. First, isolated one hundred fifty-two lactic cultures isolated from raw milk, curd, stretched curd, mozzarella cheese, and solution of maintenance after being produced and during storage were characterized by the ability to grow in different temperatures (15, 30 and 45 °C), pH (4.5 and 9.6) and concentrations of NaCl (4.0, 6.5 and 10.0%), as well as the ability to produce CO2 from glucose. The biodiversity and evolution of LAB were evaluated by 16S rRNA gene sequencing, RAPD-PCR, and RFLP-PCR techniques. Regarding the growth under different conditions, most of the strains grow well at 30 °C, are feasible in the presence of 6.5% NaCl, and in general, presented best growing in pH 9.6. The isolated LAB were identified as: Enterocccus faecalis, Lactococcus. garvieae, Lactobacillus helveticus, Lactococcus lactis, Streptococcus thermophilus, Leuconostoc citreum, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Enterococcus sp., Lactobacillus fermentum, Lactobacillus casei and Leuconostoc mesenteroides. The RAPD-PCR technique allowed evaluating the dynamics of representative LAB in the different steps of Mozzarella production and storage period. Sixty clusters were obtained by RAPD-PCR. All cultures grouped by RAPD-PCR, which presented more than 85% of similarity (114 cultures), were assessed by RFLP-PCR. Most of the LAB was clustered with 100% similarity by RFLP-PCR technique... / Doutor

Orientador: Eleni Gomes / Coorientador: Marney Pascoli Cereda / Banca: Ana Lúcia Barreto Penna / Banca: Christiane da Costa Carreira Nunes / Banca: Luiz Carlos Basso / Banca: Sandra Regina Ceccato Antonini / Resumo: A biomassa lignocelulósica é fonte alternativa para a produção de etanol. Entre os substratos produzidos no Brasil, o bagaço de cana-de-açúcar é abundante e disponível. Um uso compatível com a geração do bagaço seria a produção de etanol. Duas formas de hidrólise do bagaço são possíveis, a química e a enzimática. Qualquer que seja a via de hidrólise, o mosto conterá D-xilose por ser a pentose mais abundante na constituição do material lignocelulósico. A disponibilidade de mi-cro-organismos que fermentam pentoses é imprescindível para desenvolvimento de processos de produção de etanol hemicelulósico. Para contornar essa limitação, a pesquisa buscou selecionar cepas de leveduras capazes de converter em etanol a xilose presente no meio semissintético e no hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar. Para tanto realizou-se coletas de amostras de caldo de cana e flo-res, e o isolamento das cepas foi feito em meio contendo xilose como fonte de carbono. Fez-se uma triagem por meio dos testes biológicos de avaliação de produção de etanol seguindo a metodologia de rastreio em placas. As leveduras que apresentaram respostas positivas no teste das placas foram identificadas por meio do sequenciamento dos domínios D1/D2 do rDNA. De um total de cento e sessenta e cinco cepas isoladas, quatro foram selecionadas por sua possível capacidade de fer-mentar D-xilose. Essas leveduras foram identificadas como Wickerhamomyces ano-malus, Schizosaccharomyces pombe e Starmerella meliponinorum. Foram feitas avaliações quantitativas da produção de etanol a partir da xilose e, para fins de comparação, também foi avaliada a produção de etanol a partir da glicose. As leve-duras que produziram etanol em meio semissintético foram selecionadas para fer-mentação em hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar. Para essa avaliação, o bagaço de cana foi submetido à hidrólise ácida... / Abstract: The biomass lignocellulosic is an source alternative for the production of etha-nol. Among the substrates produced in Brazil sugar cane bagasse is abundant and available. Compatible with the generation of bagasse use would be the production ethanol. Two ways are possible hydrolysis of bagasse, the chemical and enzymatic. Whatever the route of the hydrolysis the must contain D-xylose to be the most abun-dant pentose in the constitution of the lignocellulosic material. The availability of mi-cro-organisms that ferment pentose sugars is essential for the development of pro-cesses for production of hemicellulosic ethanol. To overcome this limitation the re-search sought to select strains of yeast capable of converting xylose present in the semisynthetic medium and hemicellulose in bagasse hydrolyzate of cane sugar into ethanol. To both samples was performed on samples of flowers and cane juice and isolation of the strains was done in medium containing xylose as a carbon source. There was screened by means of biological tests for the evaluation of ethanol pro-duction following the methodology for screening plates. The yeasts that showed posi-tive responses in the test plates were identified through sequencing of D1 / D2 do-mains of the rDNA. A total of one hundred sixty-five isolates, four were selected for their possible ability to ferment D-xylose. These Yeast were idenfified as Wicker-hamomyces anomalus, Schizosaccharomyces pombe and Starmerella meliponino-rum. Quantitative evaluation of ethanol production from xylose were made and for comparison were also evaluated ethanol production from glucose. The yeast that produced ethanol in semisynthetic medium were selected for fermentation of hemi-cellulose hydrolyzate bagasse cane sugar. For this evaluation sugarcane bagasse was subjected to acidic hydrolysis and concentrated detoxified with active charcoal. Cell growth and viability by counting in a Neubauer chamber, glucose, xylose, xylitol ... / Doutor