O uso de fontes de carbono de baixo custo para a obtenção de produtos de alto valor agregado vem recebendo grande interesse atualmente. O permeado de soro de leite é um resíduo oriundo do processo de ultrafiltração do soro de leite. Este composto é rico em carboidratos (lactose), o que faz com que seu tratamento possa se tornar problemático, considerando o volume de efluente gerado bem como a alta demanda bioquímica e química de oxigênio (DBO e DQO, respectivamente). A lactose presente no permeado de soro pode ser empregada no processo de obtenção do polihidroxibutirato (P(3HB)), reduzindo os custos de tratamento do permeado de soro bem como os impactos ambientais causados pelo descarte do mesmo e ainda auxiliando na redução do custo de obtenção do P(3HB). Um microrganismo capaz de utilizar lactose para produzir P(3HB) é o Bacillus megaterium, uma bactéria gram-positiva que apresenta boa tolerância a temperatura e resistência a altas pressões osmóticas, o que encoraja sua utilização no processo biotecnológico do P(3HB). No presente estudo, diferentes fontes de carbono foram testadas (sacarose, lactose P.A. e permeado de soro de leite). As culturas contendo permeado de soro foram ainda avaliadas quanto a necessidade de suplementação de micronutrientes e fonte de nitrogênio ((NH4)2SO4, 2,0 g·L-1). Foram realizados testes em estufa rotatória (30 ºC, 180 rpm, 36 h), que indicaram que existe sim a necessidade de suplementar o permeado de soro tanto com micronutrientes quanto com fonte de nitrogênio. Foi possível perceber ainda que B. megaterium apresentou certa dificuldade em metabolizar a lactose, assim sendo testou-se então permeado de soro hidrolisado com ambas as suplementações. O meio de cultivo que apresentou o melhor desempenho, foi então utilizado em cultivos em biorreator buscando otimizar o processo. Nos cultivos em biorreator, avaliou-se a influência da velocidade de agitação e pH no acúmulo de P(3HB). Os melhores resultados encontrados foram obtidos utilizando 4 L∙min-1 de ar, 300 rpm (kLa de 0,016 s-1) e pH livre, onde após 24 h se obteve 4,42 g·L-1 de biomassa total contendo 50,4 % (2,23 g·L-1) de P (3HB). / The use of low-cost carbon sources to obtain high value products has received great interest nowadays. Whey permeate is a residue derived from the ultrafiltration process of whey and is usually discarded as wastewater. It is high in carbohydrates (lactose), which can cause issues with its disposal, mainly due to its sheer volume and high biochemical and chemical oxygen demands (BOD and COD respectively). The lactose present in whey permeate can be used in to obtain polyhydroxybutyrate (P(3HB)), reducing costs related to whey permeate treatment as well as lessening possible environmental impacts caused by its disposal and even assisting in reducing the costs to obtain P(3HB). Bacillus megaterium is a microorganism capable of utilizing lactose to produce P(3HB). It is a gram-positive bacteria, with good tolerance to temperature and high resistance to osmotic pressure, which encourages their use in biotechnological process of P(3HB) production. In this study, different carbon sources were tested (sucrose, P.A. lactose and whey permeate). The cultures containing whey permeate were also evaluated regarding the need of micronutrient and nitrogen source ((NH4)2SO4, 2.0 g · L-1) supplementation. Initial shake flask tests (30 ºC, 180 rpm, 36 h) indicated that there is indeed a need to supplement whey permeate with micronutrients and with a nitrogen source. It was also possible to notice that B. megaterium displayed some difficulty in metabolizing lactose, therefore hydrolysed whey permeate was then tested using both supplementations. The culture medium with the best performance was then used in bioreactor batch cultures in order to optimize the process. In these cultures the influence of stirring speed and pH in the accumulation of P(3HB) was tested. The best results found were obtained using 4 L∙min-1 of O2, 300 rpm (kLa of 0.016 s-1) and uncontrolled pH. After 24 h in these conditions 4.42 g · L-1 of total biomass containing 50.4 % (2.23 g · L-1) of P (3HB) was obtained.

O uso de fontes de carbono de baixo custo para a obtenção de produtos de alto valor agregado vem recebendo grande interesse atualmente. O permeado de soro de leite é um resíduo oriundo do processo de ultrafiltração do soro de leite. Este composto é rico em carboidratos (lactose), o que faz com que seu tratamento possa se tornar problemático, considerando o volume de efluente gerado bem como a alta demanda bioquímica e química de oxigênio (DBO e DQO, respectivamente). A lactose presente no permeado de soro pode ser empregada no processo de obtenção do polihidroxibutirato (P(3HB)), reduzindo os custos de tratamento do permeado de soro bem como os impactos ambientais causados pelo descarte do mesmo e ainda auxiliando na redução do custo de obtenção do P(3HB). Um microrganismo capaz de utilizar lactose para produzir P(3HB) é o Bacillus megaterium, uma bactéria gram-positiva que apresenta boa tolerância a temperatura e resistência a altas pressões osmóticas, o que encoraja sua utilização no processo biotecnológico do P(3HB). No presente estudo, diferentes fontes de carbono foram testadas (sacarose, lactose P.A. e permeado de soro de leite). As culturas contendo permeado de soro foram ainda avaliadas quanto a necessidade de suplementação de micronutrientes e fonte de nitrogênio ((NH4)2SO4, 2,0 g·L-1). Foram realizados testes em estufa rotatória (30 ºC, 180 rpm, 36 h), que indicaram que existe sim a necessidade de suplementar o permeado de soro tanto com micronutrientes quanto com fonte de nitrogênio. Foi possível perceber ainda que B. megaterium apresentou certa dificuldade em metabolizar a lactose, assim sendo testou-se então permeado de soro hidrolisado com ambas as suplementações. O meio de cultivo que apresentou o melhor desempenho, foi então utilizado em cultivos em biorreator buscando otimizar o processo. Nos cultivos em biorreator, avaliou-se a influência da velocidade de agitação e pH no acúmulo de P(3HB). Os melhores resultados encontrados foram obtidos utilizando 4 L∙min-1 de ar, 300 rpm (kLa de 0,016 s-1) e pH livre, onde após 24 h se obteve 4,42 g·L-1 de biomassa total contendo 50,4 % (2,23 g·L-1) de P (3HB). / The use of low-cost carbon sources to obtain high value products has received great interest nowadays. Whey permeate is a residue derived from the ultrafiltration process of whey and is usually discarded as wastewater. It is high in carbohydrates (lactose), which can cause issues with its disposal, mainly due to its sheer volume and high biochemical and chemical oxygen demands (BOD and COD respectively). The lactose present in whey permeate can be used in to obtain polyhydroxybutyrate (P(3HB)), reducing costs related to whey permeate treatment as well as lessening possible environmental impacts caused by its disposal and even assisting in reducing the costs to obtain P(3HB). Bacillus megaterium is a microorganism capable of utilizing lactose to produce P(3HB). It is a gram-positive bacteria, with good tolerance to temperature and high resistance to osmotic pressure, which encourages their use in biotechnological process of P(3HB) production. In this study, different carbon sources were tested (sucrose, P.A. lactose and whey permeate). The cultures containing whey permeate were also evaluated regarding the need of micronutrient and nitrogen source ((NH4)2SO4, 2.0 g · L-1) supplementation. Initial shake flask tests (30 ºC, 180 rpm, 36 h) indicated that there is indeed a need to supplement whey permeate with micronutrients and with a nitrogen source. It was also possible to notice that B. megaterium displayed some difficulty in metabolizing lactose, therefore hydrolysed whey permeate was then tested using both supplementations. The culture medium with the best performance was then used in bioreactor batch cultures in order to optimize the process. In these cultures the influence of stirring speed and pH in the accumulation of P(3HB) was tested. The best results found were obtained using 4 L∙min-1 of O2, 300 rpm (kLa of 0.016 s-1) and uncontrolled pH. After 24 h in these conditions 4.42 g · L-1 of total biomass containing 50.4 % (2.23 g · L-1) of P (3HB) was obtained.

O uso de fontes de carbono de baixo custo para a obtenção de produtos de alto valor agregado vem recebendo grande interesse atualmente. O permeado de soro de leite é um resíduo oriundo do processo de ultrafiltração do soro de leite. Este composto é rico em carboidratos (lactose), o que faz com que seu tratamento possa se tornar problemático, considerando o volume de efluente gerado bem como a alta demanda bioquímica e química de oxigênio (DBO e DQO, respectivamente). A lactose presente no permeado de soro pode ser empregada no processo de obtenção do polihidroxibutirato (P(3HB)), reduzindo os custos de tratamento do permeado de soro bem como os impactos ambientais causados pelo descarte do mesmo e ainda auxiliando na redução do custo de obtenção do P(3HB). Um microrganismo capaz de utilizar lactose para produzir P(3HB) é o Bacillus megaterium, uma bactéria gram-positiva que apresenta boa tolerância a temperatura e resistência a altas pressões osmóticas, o que encoraja sua utilização no processo biotecnológico do P(3HB). No presente estudo, diferentes fontes de carbono foram testadas (sacarose, lactose P.A. e permeado de soro de leite). As culturas contendo permeado de soro foram ainda avaliadas quanto a necessidade de suplementação de micronutrientes e fonte de nitrogênio ((NH4)2SO4, 2,0 g·L-1). Foram realizados testes em estufa rotatória (30 ºC, 180 rpm, 36 h), que indicaram que existe sim a necessidade de suplementar o permeado de soro tanto com micronutrientes quanto com fonte de nitrogênio. Foi possível perceber ainda que B. megaterium apresentou certa dificuldade em metabolizar a lactose, assim sendo testou-se então permeado de soro hidrolisado com ambas as suplementações. O meio de cultivo que apresentou o melhor desempenho, foi então utilizado em cultivos em biorreator buscando otimizar o processo. Nos cultivos em biorreator, avaliou-se a influência da velocidade de agitação e pH no acúmulo de P(3HB). Os melhores resultados encontrados foram obtidos utilizando 4 L∙min-1 de ar, 300 rpm (kLa de 0,016 s-1) e pH livre, onde após 24 h se obteve 4,42 g·L-1 de biomassa total contendo 50,4 % (2,23 g·L-1) de P (3HB). / The use of low-cost carbon sources to obtain high value products has received great interest nowadays. Whey permeate is a residue derived from the ultrafiltration process of whey and is usually discarded as wastewater. It is high in carbohydrates (lactose), which can cause issues with its disposal, mainly due to its sheer volume and high biochemical and chemical oxygen demands (BOD and COD respectively). The lactose present in whey permeate can be used in to obtain polyhydroxybutyrate (P(3HB)), reducing costs related to whey permeate treatment as well as lessening possible environmental impacts caused by its disposal and even assisting in reducing the costs to obtain P(3HB). Bacillus megaterium is a microorganism capable of utilizing lactose to produce P(3HB). It is a gram-positive bacteria, with good tolerance to temperature and high resistance to osmotic pressure, which encourages their use in biotechnological process of P(3HB) production. In this study, different carbon sources were tested (sucrose, P.A. lactose and whey permeate). The cultures containing whey permeate were also evaluated regarding the need of micronutrient and nitrogen source ((NH4)2SO4, 2.0 g · L-1) supplementation. Initial shake flask tests (30 ºC, 180 rpm, 36 h) indicated that there is indeed a need to supplement whey permeate with micronutrients and with a nitrogen source. It was also possible to notice that B. megaterium displayed some difficulty in metabolizing lactose, therefore hydrolysed whey permeate was then tested using both supplementations. The culture medium with the best performance was then used in bioreactor batch cultures in order to optimize the process. In these cultures the influence of stirring speed and pH in the accumulation of P(3HB) was tested. The best results found were obtained using 4 L∙min-1 of O2, 300 rpm (kLa of 0.016 s-1) and uncontrolled pH. After 24 h in these conditions 4.42 g · L-1 of total biomass containing 50.4 % (2.23 g · L-1) of P (3HB) was obtained.

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Leveduras oleaginosas possuem a capacidade de sintetizar grande quantidade de lipídeos em suas células, gerando produtos de alto valor agregado através de um processo sustentável. Um perfil de ácidos graxos poli-insaturados é de grande interesse por parte das industrias alimentícia e farmacêutica e têm sido alvo de diversos estudos em relação à sua produção e efeitos benéficos à saúde. O presente trabalho teve como objetivo produzir ácidos graxos poli-insaturados pela levedura Meyerozyma guilliermondii BI281 utilizando glicose, glicerol residual e permeado de soro de queijo como fontes de carbono. Avaliou-se o metabolismo da levedura em meios de cultivo com diferentes composições (“meio A” e “base YM”) e comparou-se o seu desempenho em razões C/N 100: 1 e 50:1. A levedura foi capaz de metabolizar todos os substratos testados e o meio de cultivo “A” com glicerol residual e razão C/N 50:1 mostrou-se o mais adequado, obtendo valores de 5,67 g.L-1 de biomassa e 1,04 g.L-1 de lipídeos, representando aproximadamente 18 % do peso da massa seca de biomassa. Esta condição foi escalonada para biorreator de 2 L, onde condições de aeração e controle de pH puderam ser avaliadas, apresentando quantidade semelhante de lipídeos (1,08 g.L-1) e uma maior produção de biomassa (7,05 g.L-1). Os ácidos graxos sintetizados apresentaram em sua composição ácido láurico (C12:0), ácido mistírico (C14:0), ácido palmítico (C16:0), ácido pamitoleico (C16:1), ácido esteárico (C18:0), ácido oleico (C18:1 n-9), ácido linoleico (C18:2 n-6) e ácido linolênico (C18:3 n-3). / Oleaginous yeasts are able to synthesize high amounts of lipids in their cells, producing high added-value products through a sustainable process. Food and pharmaceutical companies have great interest in polyunsaturated fatty acids depending on their profiles and many studies related to their production and health benefits have been carried out. The aim of this study was to produce polyunsaturated fatty acids by the yeast Meyerozyma guilliermondii BI281A using glucose, crude glycerol, and cheese whey permeate as carbon sources. Yeast metabolism was evaluated in different compositions of culture media (“A” and “YM”) and at different C/N ratios (100:1 and 50:1). The yeast was able to assimilate all substrates tested, and medium “A” with crude glycerol as carbon source at a C/N ratio of 50:1 had the most efficient result with biomass production of 5.67 g.L-1 and lipid production of 1.08 g.L-1, which represented 18 % of dry cell weight. This composition was scaled-up to a 2 L bioreactor, where it was possible to measure pH and aeration conditions, and showed similar lipid production (1.08 g.L-1) and higher biomass production (7.05 g.L-1). Fatty acids profile obtained was composed by lauric acid (C12:0), myristic acid (C14:0), palmitic acid (C16:0), palmitoleic acid (C16:1), stearic acid (C18:0), oleic acid(C18:1), linoleic acid (C18:2 n-6), and linolenic acid (C18:3 n-3).

Leveduras oleaginosas possuem a capacidade de sintetizar grande quantidade de lipídeos em suas células, gerando produtos de alto valor agregado através de um processo sustentável. Um perfil de ácidos graxos poli-insaturados é de grande interesse por parte das industrias alimentícia e farmacêutica e têm sido alvo de diversos estudos em relação à sua produção e efeitos benéficos à saúde. O presente trabalho teve como objetivo produzir ácidos graxos poli-insaturados pela levedura Meyerozyma guilliermondii BI281 utilizando glicose, glicerol residual e permeado de soro de queijo como fontes de carbono. Avaliou-se o metabolismo da levedura em meios de cultivo com diferentes composições (“meio A” e “base YM”) e comparou-se o seu desempenho em razões C/N 100: 1 e 50:1. A levedura foi capaz de metabolizar todos os substratos testados e o meio de cultivo “A” com glicerol residual e razão C/N 50:1 mostrou-se o mais adequado, obtendo valores de 5,67 g.L-1 de biomassa e 1,04 g.L-1 de lipídeos, representando aproximadamente 18 % do peso da massa seca de biomassa. Esta condição foi escalonada para biorreator de 2 L, onde condições de aeração e controle de pH puderam ser avaliadas, apresentando quantidade semelhante de lipídeos (1,08 g.L-1) e uma maior produção de biomassa (7,05 g.L-1). Os ácidos graxos sintetizados apresentaram em sua composição ácido láurico (C12:0), ácido mistírico (C14:0), ácido palmítico (C16:0), ácido pamitoleico (C16:1), ácido esteárico (C18:0), ácido oleico (C18:1 n-9), ácido linoleico (C18:2 n-6) e ácido linolênico (C18:3 n-3). / Oleaginous yeasts are able to synthesize high amounts of lipids in their cells, producing high added-value products through a sustainable process. Food and pharmaceutical companies have great interest in polyunsaturated fatty acids depending on their profiles and many studies related to their production and health benefits have been carried out. The aim of this study was to produce polyunsaturated fatty acids by the yeast Meyerozyma guilliermondii BI281A using glucose, crude glycerol, and cheese whey permeate as carbon sources. Yeast metabolism was evaluated in different compositions of culture media (“A” and “YM”) and at different C/N ratios (100:1 and 50:1). The yeast was able to assimilate all substrates tested, and medium “A” with crude glycerol as carbon source at a C/N ratio of 50:1 had the most efficient result with biomass production of 5.67 g.L-1 and lipid production of 1.08 g.L-1, which represented 18 % of dry cell weight. This composition was scaled-up to a 2 L bioreactor, where it was possible to measure pH and aeration conditions, and showed similar lipid production (1.08 g.L-1) and higher biomass production (7.05 g.L-1). Fatty acids profile obtained was composed by lauric acid (C12:0), myristic acid (C14:0), palmitic acid (C16:0), palmitoleic acid (C16:1), stearic acid (C18:0), oleic acid(C18:1), linoleic acid (C18:2 n-6), and linolenic acid (C18:3 n-3).

Leveduras oleaginosas possuem a capacidade de sintetizar grande quantidade de lipídeos em suas células, gerando produtos de alto valor agregado através de um processo sustentável. Um perfil de ácidos graxos poli-insaturados é de grande interesse por parte das industrias alimentícia e farmacêutica e têm sido alvo de diversos estudos em relação à sua produção e efeitos benéficos à saúde. O presente trabalho teve como objetivo produzir ácidos graxos poli-insaturados pela levedura Meyerozyma guilliermondii BI281 utilizando glicose, glicerol residual e permeado de soro de queijo como fontes de carbono. Avaliou-se o metabolismo da levedura em meios de cultivo com diferentes composições (“meio A” e “base YM”) e comparou-se o seu desempenho em razões C/N 100: 1 e 50:1. A levedura foi capaz de metabolizar todos os substratos testados e o meio de cultivo “A” com glicerol residual e razão C/N 50:1 mostrou-se o mais adequado, obtendo valores de 5,67 g.L-1 de biomassa e 1,04 g.L-1 de lipídeos, representando aproximadamente 18 % do peso da massa seca de biomassa. Esta condição foi escalonada para biorreator de 2 L, onde condições de aeração e controle de pH puderam ser avaliadas, apresentando quantidade semelhante de lipídeos (1,08 g.L-1) e uma maior produção de biomassa (7,05 g.L-1). Os ácidos graxos sintetizados apresentaram em sua composição ácido láurico (C12:0), ácido mistírico (C14:0), ácido palmítico (C16:0), ácido pamitoleico (C16:1), ácido esteárico (C18:0), ácido oleico (C18:1 n-9), ácido linoleico (C18:2 n-6) e ácido linolênico (C18:3 n-3). / Oleaginous yeasts are able to synthesize high amounts of lipids in their cells, producing high added-value products through a sustainable process. Food and pharmaceutical companies have great interest in polyunsaturated fatty acids depending on their profiles and many studies related to their production and health benefits have been carried out. The aim of this study was to produce polyunsaturated fatty acids by the yeast Meyerozyma guilliermondii BI281A using glucose, crude glycerol, and cheese whey permeate as carbon sources. Yeast metabolism was evaluated in different compositions of culture media (“A” and “YM”) and at different C/N ratios (100:1 and 50:1). The yeast was able to assimilate all substrates tested, and medium “A” with crude glycerol as carbon source at a C/N ratio of 50:1 had the most efficient result with biomass production of 5.67 g.L-1 and lipid production of 1.08 g.L-1, which represented 18 % of dry cell weight. This composition was scaled-up to a 2 L bioreactor, where it was possible to measure pH and aeration conditions, and showed similar lipid production (1.08 g.L-1) and higher biomass production (7.05 g.L-1). Fatty acids profile obtained was composed by lauric acid (C12:0), myristic acid (C14:0), palmitic acid (C16:0), palmitoleic acid (C16:1), stearic acid (C18:0), oleic acid(C18:1), linoleic acid (C18:2 n-6), and linolenic acid (C18:3 n-3).

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barbara Lepretti de Nadai.pdf: 10475653 bytes, checksum: 7df346ebd0d9a5c7cd7b241864ca6506 (MD5) Previous issue date: 2015-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Whey is considered one of the most polluting waste from the food industry, and its treatment a highly expensive process. An alternative for its reuse is applied to obtain biotechnological products. The objective of this study was to optimize the cell biomass production conditions of S. boulardii yeast in a batch system, using whey permeate. An experimental design was applied DCCR (a central composite design), and in response to cellular biomass, in order to evaluate the effect of four variables on cell biomass response. Fermentations were carried out at different pH, ammonium sulfate concentrations, and permeate. Two experiments with aeration to the fermentation medium were performed, aiming to increase the production of cell biomass. The highest cell biomass obtained in DCCR was 40,06 gL-1, under the following conditions: 7,5 gL-1 of ammonium sulfate, 1,25 gL-1 of magnesium sulfate, 1,5 gL-1 of monobasic potassium phosphate and 180 gL-1 of permeate, 30°C, agitation 100 rpm and pH 5,5. The investigated pH that favored the production of cell biomass was 4,5. The permeate concentrations which favored the production of biomass are included in the range of 180 to 220 gL-1. Thus, the study demonstrated that the whey permeate is a residue having great potential in producing cellular biomass using the yeast S. boulardii, showing how to dispose of this alternative, reducing negative impacts on the environment and decreasing costs for wastewater treatment industries. / O soro do leite é considerado um dos resíduos mais poluentes da indústria alimentícia, sendo seu tratamento um processo altamente dispendioso. Uma alternativa para a sua reutilização é a aplicação para a obtenção de produtos biotecnológicos. O objetivo deste trabalho foi otimizar as condições de produção de biomassa celular da levedura S. boulardii em sistema descontínuo, utilizando permeado de soro de leite. Foi aplicado um planejamento experimental DCCR (delineamento composto central rotacional), tendo como resposta a biomassa celular, com o intuito de avaliar o efeito de quatro variáveis sobre a resposta de biomassa celular. Foram realizadas fermentações com diferentes valores de pH, concentrações de sulfato de amônio e permeado. Foram realizadas dois ensaios com aeração ao meio fermentativo, objetivando o aumento na produção de biomassa celular. O maior valor de biomassa celular obtido no DCCR foi de 40,06 gL-1, sob as seguintes condições: 7,5 gL-1 de sulfato de amônio, 1,25 gL-1 de sulfato de magnésio, 1,5 gL-1 de fosfato monobásico de potássio e 180 gL-1 de permeado, 30ºC, agitação de 100 rpm e pH 5,5. O valor de pH investigado que favoreceu a produção de biomassa celular foi 4,5. As concentrações de permeado que favoreceram a produção de biomassa estão compreendidas na faixa de 180 à 220 gL-1. Assim, o estudo demonstrou que o permeado de soro de leite é um resíduo com grande potencial na produção de biomassa celular utilizando a levedura S. boulardii, mostrando-se como alternativa ao descarte deste, reduzindo os impactos negativos ao meio ambiente e diminuindo os custos de tratamento deste efluente para as indústrias.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Grettya Maria Assuncao.pdf: 2495923 bytes, checksum: 815b6e9d74269efe9f6ba6585d9b8a4f (MD5) Previous issue date: 2014-02-28 / The whey is a dairy industry effluent. Due to its high nutritional content , is used in the production of whey protein concentrate by ultrafiltration. This process generates another residue, cheese whey permeate which also contains high nutritional content, it is rich in lactose, and some minerals (P, K, Mg, Na and Ca). Can be reused in fermentation processes as a source of nutrients. One of these processes is the production of cell biomass from the growth of yeasts for use in food for human and animal consumption. Yeasts are used to obtain the GRAS (generally regarded the safe), in other words, be considered safe for use in foods. Some are: S. cerevisiae, used as a standard micro-organism to have its well-defined characteristics; S. boulardii, used in medicine as probiotic and marketed as a medicine, there are no reports of its production from waste; K. marxianus with potential of metabolizing lactose present in the permeate. This work aims to study the growth of three yeasts, using culture medium as the residue of cheese whey permeate, for the production of biomass. Two experimental design were performed to enzymatic hydrolysis in order to obtain the best condition for this process, and an experimental design was carried out for the fermentations in order to assess which variables are significant in the production of yeast biomass process. The analyzes carried out during the process were: absorbance, reducing sugars, indirect and direct dry weight and pH. Fermentation was carried out with addition of oxygen, aiming an increase in the production of cell biomass, BOD and COD analysis and analysis of the final concentration of ethanol. The best condition for the hydrolysis was obtained using [enzyme] 0.125% , T 35.35 °C and pH 7,7. For the production of biomass without added oxygen, the best values achieved for all yeasts were from 150 g L-1 and permeate temperature of 30 °C, the results were: 14.22 g L-1 of S. cerevisiae at pH 4, 1 g L-1 [(NH4)2SO4], 0.5 g L-1 [MgSO4], and 4 g L-1 [KH2PO4 ]; 22.85 g L-1 of S. boulardii at pH 5,5, 9 g L-1 [(NH4)2SO4], 1.2 g L-1 [MgSO4] and 9 g L-1 [KH2PO4]; and 16.90 g L-1 of K. marxianus at pH 6,5, 2 g L-1 [(NH4)2SO4], 2.5 g L-1 [MgSO4] and 1 g L-1 [KH2PO4]. The results of cell biomass obtained in these process conditions and with the addition of oxygen to the fermentation medium were 16.54 g L-1 of S. cerevisiae, 30.58 g L-1 of S. boulardii and 21.12 g L-1 K. marxianus. The ethanol concentration at the end of the process for each yeast was 28.8 g L-1 of ethanol from S. cerevisiae; 27 g L-1 of ethanol from S. boulardii and 52.1 g L-1 of ethanol from K. marxianus. And the reduction in BOD and COD parameters was 69.31% in COD and 97.19% in BOD using S. cerevisiae; 97.67 % in COD and 99.53 % in BOD using S. boulardii; and 83.53 % in COD and 93.14 % in BOD using K. marxianus. Thus, the study demonstrated that permeate cheese whey is a residue with a potential application in the production of yeast biomass, which allow the end of the fermentation process reduced the initial organic load of the waste being one of the bound parameters to reduce the environmental impact as well as the decreasing cost of the wastewater treatment processes. / O soro de queijo é um efluente da indústria láctea. Devido ao seu alto teor nutricional, é utilizado na produção de concentrado proteico de soro por ultrafiltração. Esse processo gera outro resíduo, o permeado de soro de queijo que também contém elevado teor nutricional, pois é rico em lactose, além de alguns sais minerais (P, K, Mg, Na e Ca). Pode ser reutilizado em processos fermentativos como fonte de nutrientes. Um destes processos é a produção de biomassa celular proveniente do crescimento de leveduras, para uso em alimentos para consumo humano e animal. As leveduras utilizadas devem obter o GRAS (generally regarded as safe), ou seja, ser consideradas seguras para o uso em alimentos. Algumas são: S. cerevisiae, utilizada como micro-organismo padrão por ter suas características bem definidas; S. boulardii, utilizada na medicina como probiótico e comercializada como medicamento, não havendo relatos da sua produção a partir de resíduos; K. marxianus com potencial de metabolizar a lactose presente no permeado. Este trabalho tem por objetivo estudar o crescimento das três leveduras utilizando como meio de cultivo o resíduo permeado de soro de queijo, para a produção de biomassa. Dois planejamento experimentais foram realizados para a hidrólise enzimática visando obter a melhor condição para esse processo, e um planejamento experimental foi realizado para as fermentações com o intuito de avaliar quais as variáveis são significativas no processo de produção de biomassa de leveduras. As análises realizadas durante o processo foram: absorbância, açúcares redutores, massa seca indireta e direta e pH. Foi realizada uma fermentação com adição de oxigênio, objetivando um aumento na produção de biomassa celular, análises de DBO e DQO e análise da concentração final de etanol. A melhor condição obtida para a hidrólise foi utilizando [enzima] 0,125%, T 35,35ºC e pH 7,7. Para a produção de biomassa sem adição de oxigênio, os melhores valores alcançados para todas as leveduras foram a partir de 150 g L-1 de permeado e a temperatura de 30 ºC, cujos resultados foram respectivamente: 14,22 g L-1 de S. cerevisiae em pH 4, 1 g L-1 [(NH4)2SO4], 0,5 g L-1 [MgSO4] e 4 g L-1 [KH2PO4]; 22,85 g L-1 de S. boulardii em pH 5,5, 9 g L-1 [(NH4)2SO4], 1,2 g L-1 [MgSO4] e 9 g L-1 [KH2PO4]; 16,90 g L-1 de K. marxianus em pH 6,5, 2 g L-1 [(NH4)2SO4], 2,5 g L-1, [MgSO4] e 1 g L-1 [KH2PO4]. Os resultados de biomassa celular obtidos nessas condições de processo e com a adição de oxigênio ao meio fermentativo foram 16,54 g L-1 de S. cerevisiae, 30,58 g L-1 de S. boulardii e 21,12 g L-1 de K. marxianus. A concentração de etanol ao final do processo para cada levedura foi de 28,8 g L-1 de etanol a partir de S. cerevisiae; 27,0 g L-1 de etanol a partir de S. boulardii e 52,1 g L-1 de etanol a partir de K. marxianus. E a redução nos parâmetros DBO e DQO foi de 69,31% na DQO e 97,19% na DBO utilizando S. cerevisiae; 97,67% na DQO e 99,53% na DBO utilizando S. boulardii; e 83,53% na DQO e 93,14% na DBO utilizando K. marxianus. Desta forma, o estudo demonstrou que o permeado de soro de queijo é um resíduo com grande potencial de aplicação na produção de biomassa de leveduras, as quais possibilitam ao final do processo fermentativo uma redução da carga orgânica inicial do resíduo sendo esse um dos parâmetros vinculados à redução do impacto ambiental, bem como à diminuição dos custos de processos de tratamento do efluente.

Made available in DSpace on 2017-07-10T18:08:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Denise A Zempulski.pdf: 2130382 bytes, checksum: 374994e9876ab99db94941e030ce4a28 (MD5) Previous issue date: 2013-02-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Cassava is a crop widely throughout the national territory. In 2011, the national production of cassava was estimated at 27.1 million tons, achieving an increase of 9.2% compared to the 2010 harvest. Among the liquid waste processing cassava, cites the Manipueira, it is the water content of the root mass extracted in pressing grated, in making flour. Manipueira residue is more problematic, because it has high pollution load and toxic potential due to the presence of cyanogenic glycosides, may cause serious problems to the environment and aquatic life if released into waterways. Other big environmental waste when discarded improperly, are waste dairy industries. The fractionation of milk constituents by ultrafiltration results in derivatives with great nutritional value and commercial, such as the retentate (concentrate fraction composed of protein and fat) and permeates (fraction diluted comprising lactose, minerals, electrolytes, nitrogen and water). Recently there is a higher quest for use of agro-industrial waste in order to recover substances and/or materials and thus increase economic efficiency of production processes. The application of agro-industrial residues in bioprocesses is used like alternative substrate, and a help to solve the problem of pollution in the processes of industrialization, where anaerobic digestion stands out due to its many favorable characteristics. One way to minimize environmental impacts and add value to the effluent is its use in the production of volatile fatty acids (VFA) production via anaerobic fermentation, which is the main objective of this work. All fermentations were performed at 30 ° C and 80 rpm with pig inoculum. Initially made up four fermentations, changing the substrate used (cassava, starchy hydrolyzate, whey permeate and synthetic medium) where obtained better results of VFA concentrations with cheese whey permeated and Manipueira. So, with these two substrates, was done the test without light (dark fermentation), and this new detail was responsible to increase the production of VFA in 38% for the manipueira and 20% for the permeate. Following an experimental design 22 was carried out with in quadruplicate central point for Manipueira, where they were tested three levels of glucose concentration (9, 19 e 29 g.L-1) and sodium bicarbonate (0.21, 1.71 and 3.21 g.L-1), and glucose concentrations of 29 g.L-1 and bicarbonate 3.21 g.L-1 that resulted in the increased production of VFA (1941,4 mg L-1 in 23 h) representing an increase of 77,3% in production. For the cheese whey permeate also was done test changing the glucose (75, 45 e 25 g.L-1) and alkalinity (7,7, 8,14, 9,2, 10,26 e 10,7 g.L-1). The best levels founded in this work for the permeate are 45 g.L-1 of glucose and 10,26 g.L-1 of alkalinity, resulting in 4115,16 mg.L-1 of VFA in 41 h. / A mandioca é uma cultura amplamente difundida por todo o território nacional. Em 2011, a produção nacional de mandioca foi estimada em 27,1 milhões de toneladas, obtendo uma variação positiva de 9,2% em relação à safra de 2010. Entre os resíduos líquidos do processamento da mandioca, cita-se a manipueira, que caracteriza a água de constituição da raiz, extraída na prensagem da massa ralada, na confecção da farinha. A manipueira é o resíduo mais problemático, por possuir elevada carga poluente e potencial tóxico devido à presença de glicosídeos cianogênicos, podendo causar sérios problemas ao meio ambiente e à vida aquática quando descartada inadequadamente. Outros resíduos de grande impacto ambiental quando descartados incorretamente, são os resíduos de indústrias de laticínio. O fracionamento dos constituintes do leite por ultrafiltração resulta em derivados de grande valor nutricional e comercial, como o retentado (fração concentrada composta por proteínas e gordura) e o permeado (fração diluída composta por lactose, sais minerais, eletrólitos, compostos nitrogenados e água). Recentemente há uma maior busca pelo uso de resíduos agroindustriais visando recuperar substâncias e/ou materiais e deste modo aumentar a eficiência econômica dos processos de produção. A aplicação de resíduos agroindustriais em bioprocessos é uma alternativa observada na forma de substratos, e uma ajuda para solucionar o problema da poluição nos processos de agroindustrialização, onde a digestão anaeróbia destaca-se devido as suas diversas características favoráveis. Uma das maneiras de minimizar os impactos ambientais e agregar valor ao efluente é a sua utilização na produção de ácidos graxos voláteis (AGVs) via fermentação anaeróbia, sendo este o objetivo principal deste trabalho. Todas as fermentações foram realizadas a 30ºC e 80 rpm com inoculo suíno. Inicialmente fez-se 4 fermentações, variando o substrato utilizado (manipueira, hidrolisado amiláceo, permeado de soro de queijo e meio sintético) onde obteve-se maiores resultados de concentração de AGVs com a manipueira e o permeado. Seguiram-se os estudos com estes dois substratos, fazendo-se o teste de ausência de luminosidade (fermentação escura), sendo esta estratégia responsável pelo aumento de 38% na produção de AGVs para a manipueira e 20% para o permeado. A seguir foi realizado um planejamento experimental 22 com quadruplicata no ponto central para a manipueira, onde foram testados 3 níveis de concentração de glicose (9, 19 e 29 g.L-1) e bicarbonato de sódio (0,21, 1,51 e 3,21 g.L-1), sendo as concentrações de glicose de 29 g.L-1 e bicarbonato de 3,21 g.L-1 as que resultaram em maior produção de AGV (1941,4 mg.L-1 em 23 h) representando um acréscimo de 77,3% na produção. Para o permeado de soro de queijo também foram realizados testes variando níveis de glicose (75, 45 e 25 g.L-1) e alcalinidade do meio (7,7, 8,14, 9,2, 10,26 e 10,7 g.L-1). Os níveis que apresentaram melhor resultado foram 45 g.L-1 de glicose e 10,26 g.L-1 de alcalinidade, resultando em 4115,16 mg.L-1 de AGVs em 41h.