Made available in DSpace on 2015-04-17T14:49:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1312585 bytes, checksum: fbb9ae4e44e8f9ce58da93108370cbc4 (MD5) Previous issue date: 2010-12-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Carciniculture is a relevant economic activity, which grows each day worldwide. Currently, the most cultivated species in the world is Litopenaeus vannamei, because of its hardiness, adaptability and high growth in different environmental conditions, generating good levels of productivity, excellent meat quality and good market acceptance. The feeds are responsible for a considerable share of operacional costs of cultivation, and the protein source is the most expensive component. Fish meal is traditionally used, although its high cost and limited supply. Based on this, the search for ingredients to replace fish meal is becoming increasingly necessary. This study consisted in making a sardine waste silage meal, which was used to replace, in different proportions, the fish meal in feeds. The chemical composition of the six diets prepared and the control diet were determined, as well as their thermal, physical and microbiological stabilities. Juveniles of L. vannamei were fed for 40 days, and were evaluated in the biomass gain and survival rate. The ensiling process was fast, convenient and economical. The sardine silage meal showed good levels of protein, minerals and lipids. The formulated diets had superior physical stability compared with the commercial feed, and good thermal and microbiological stabilities. Good results in groth were observed from 60% replacement of fish meal by silage meal, and total replacement was the most effective in weight gain, and besides providing good results, use an inexpensive technique and removes from the environment potentially polluting waste. / A carcinicultura é uma atividade econômica relevante, que cresce a cada dia em âmbito mundial. Atualmente, a espécie mais cultivada no mundo é Litopenaeus vannamei, devido à sua rusticidade, alta capacidade de adaptação e crescimento em diferentes condições ambientais, gerando bons níveis de produtividade, excelente qualidade da carne e boa aceitação no mercado. As rações são responsáveis por uma parte considerável dos custos operacionais de cultivo, e a fonte protéica é o componente mais caro. Tradicionalmente é usada a farinha de peixe, que além do alto custo possui oferta limitada. Visto isso, a procura por ingredientes que substituam a farinha de peixe é cada vez mais necessária. Este estudo consistiu na fabricação de uma farinha de silagem de resíduos de sardinha, que foi utilizada para substituir, em diferentes proporções, a farinha de peixe em rações formuladas artesanalmente. A composição química das seis dietas elaboradas e da ração controle foram determinadas, assim como suas estabilidades térmica, física e microbiológica. Os juvenis de L. vannamei foram alimentados durante 40 dias, sendo avaliados o ganho de biomassa e a taxa de sobrevivência. O processo de ensilamento mostrou-se rápido, prático e econômico. A farinha de silagem de sardinha apresentou bons níveis de proteína, minerais e lipídios. As rações formuladas apresentaram estabilidade física superior às rações comercias, além de boa estabilidade térmica e microbiológica. Bons resultados em crescimento foram observados a partir de 60% de substituição de farinha de peixe por farinha de silagem, sendo a substituição total a mais eficiente em ganho de peso, mostrando-se vantajosa, pois além de proporcionar bons resultados, utiliza uma técnica pouco onerosa e retira do ambiente resíduos potencialmente poluidores.

Due to the range of uses in the oil industry, hygiene products and cosmetics, mining, agriculture, pharmaceutical, paper and pulp, textiles and ceramics, the biosurfactants have been widely studied, motivated by the strong tendency in replace synthetic to biological products in industrial and environmental applications. The fact of the microorganisms withstand the most adverse environmental conditions from the mild and are found in various types of substrates, become producers of a range of biosurfactants with diverse applicability, potential toxicity and biodegradability smaller than the synthetic surfactants. This present study aimed to isolate, select and characterize bacteria, molds and yeasts from agroindustrial wastes as vinasse, manipueira and residual oil of frying. The micro-organisms isolated, were studied the potential for producing molecules of biosurfactants, test for biodegradability in concentrations of 0.2, 0.6 and 1% of oil in the presence of redox indicator 2,6-dichlorophenol indophenol (DCPIP). After selection, it was evaluated the capacity to produce biosurfactants and oil emulsion formation when compared to a synthetic surfactant such as sodium lauryl sulfate (SLS®), measuring the surface tension and submission of these molecules in situ bioremediation of petroleum. Of the initial results, 50 micro-organisms were isolated, of which 32 maintained cell viability. Of these, 17 microorganisms were from manipueira, 5 of vinasse and 10 of the residual oil for frying. To test for biodegradability, it was found that 35% of microorganisms from manipueira degraded percentages of 0.2 to 0.6% of oil and 20% of microorganisms of vinasse and 30% of these from oil for frying also degraded the same concentrations of oil supply, degraded some even up to 1% of oil after 4 hours of evaluation. The fermentation process when the residual oil for frying and manipueira as substrates had higher rates of reductions in surface tension of water and percentage of oil bioremediation in beach sand contaminated with , about 81%, when compared to the other sources of carbon as vinasse and glucose / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Devido a gama de utilizações na indústria petrolífera, em produtos de higiene e cosméticos, mineração, agricultura, farmacêutica, papel e celulose, têxtil e cerâmica, os biossurfactantes vêm sendo amplamente pesquisados, motivados pela forte tendência de substituição dos produtos sintéticos por biológicos em aplicações industriais e ambientais. O fato dos micro-organismos suportarem desde condições ambientais mais adversas às amenas e serem encontrados em vários tipos de substratos, os tornam produtores de diversos biossurfactantes, com variadas aplicabilidades, potenciais de toxicidade e biodegradabilidade bem menores que os surfactantes sintéticos. O presente estudo objetivou isolar, selecionar e caracterizar bactérias, bolores e leveduras a partir de resíduos agroindustriais como vinhaça, manipueira e óleo residual de fritura. Dos micro-organismos isolados foi estudado o potencial de produção de moléculas de biossurfactantes, por teste de biodegradabilidade, em concentrações de 0,2 a 1% de petróleo, na presença do indicador redox 2,6-diclorofenol indofenol (DCPIP). Após seleção, avaliou-se a capacidade de produção de biossurfactantes e formação de emulsões em petróleo, quando comparadas a um surfactante sintético como o lauril sulfato de sódio (SLS®), quantificação da tensão superficial e a submissão dessas moléculas à biorremediação do petróleo in situ. Dos resultados iniciais, 50 micro-organismos foram isolados, dos quais 32 mantiveram viabilidade celular. Destes, 17 micro-organismos foram provenientes da manipueira, 5 da vinhaça e 10 do óleo residual de fritura. Para o teste de biodegradabilidade, verificou-se que 35% dos micro-organismos provenientes da manipueira degradaram percentuais de 0,2 e 0,6% de petróleo e 20% dos micro-organismos da vinhaça e 30% dos provenientes do óleo de fritura residual também degradaram as mesmas concentrações de fonte oleosa, chegando alguns a degradar até 1% de petróleo após 4 horas de avaliação. O processo fermentativo com óleo residual de fritura e manipueira como substratos apresentaram maiores índices de reduções na tensão superficial da água e percentual de biorremediação de petróleo em areia de praia contaminada em cerca de 81%, quando comparados com fontes de carbono como a vinhaça e a glicose

A presente Tese, elaborada pela integração de artigos científicos publicados ou submetidos em periódicos internacionais, tem por objetivo geral investigar as potencialidades e limitações de resíduos industriais, acadêmicos e agroindustriais na obtenção de catalisadores para degradação de poluentes orgânicos. Foram utilizados resíduos industriais (banhos de galvanização, areias de fundição e petroquímico), acadêmicos (soluções residuais de aula de fotografia contendo prata e solução residual das aulas de química analítica contendo metais) e agro-industriais (casca de arroz, casca de acácia esgotada, pó de fumo) na preparação dos fotocatalisadores suportados. Os sólidos foram caracterizados por um conjunto de técnicas espectroscópicas, volumétricas, microscópicas, eletroquímicas visando descrever os catalisadores do ponto de vista, elementar, estrutural, textural e morfológico, como espectroscopia de emissão de raios X por dispersão de energia (SEM-EDX), espectroscopia de retroespalhamento Rutherford (RBS), espectroscopia de reflectância difusa no ultravioleta (DRS-UV), espectroscopia de espalhamento de raios X em baixo ângulo (SAXS), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), porosimetria de nitrogênio e medidas de potencial zeta (ZP). Os sistemas foram avaliados na fotodegradação de corante (rodamina B), fenol e fármacos sob radiação ultravioleta e visível. Para fins de comparação, titânia comercial P25 (Degussa) foi empregada como catalisador. Além disso, o efeito da reutilização dos catalisadores e atividade fotocatalitica frente a amostras reais foram estudados. O catalisador suportado preparado a partir do resíduo da indústria petroquímica e suportado em sílica apresentou a melhor atividade fotocatalítica na degradação de todas as moléculas testadas, tal como RhB (67 % sob radiação UV e 61 % sob radiação visível), fármaco guaifenesin ( 49 % UV e 45 % visível) e fenol (44 % UV), enquanto que o P25 comercial apresentou 93 % e 14 %, respectivamente, para a radiação ultravioleta e visível. / This thesis, developed by the integration of scientific papers published or submitted in international journals, has the objective to investigate the potential and limitations of industrial waste, academics and agroindustrial to obtain catalysts for degradation of organic pollutants. Industrial waste (galvanic baths, foundry sands and petrochemical), academics (residual solutions of class photograph containing silver and residual solution of analytical chemistry classes containing metals) and agroindustrial (rice husk, exhausted bark acacia, tobacco dust) were used in the preparation of the supported photocatalyst. The solids were characterized by a set of spectroscopic, volumetric, microscopic electrochemical techniques in order to describe elementary structural, textural and morphological properties, such as Scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX), Rutherford backscattering spectrometry (RBS), diffuse reflectance spectroscopy in the ultraviolet (DRS-UV), small-angle X-ray scattering (SAXS), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), nitrogen porosimetry and zeta potential (ZP) measurements. The catalyst activity was evaluated on the dye (RhB), phenol and drugs photodegradation under ultraviolet and visible radiation. For comparative reasons, P25 (Degussa) was also employed as the catalyst. Furthermore, the effect of reuse of catalysts and photocatalytic activity compared to real samples were also evaluated. The silica supported catalyst prepared from petrochemical waste and supported on silica showed the best photocatalytic activity in the degradation of all tested molecules, such as RhB (67% and 61% under UV and visible radiation, respectively), guaifenesin drug (49% UV and 45 % visible radiation) and phenol (44 % UV radiation), while the commercial P25 showed 93 % and 14 %, to ultraviolet and visible radiation, respectively.

Os resíduos lignocelulósicos agroindustriais, como a casca de arroz e a casca de soja, são fontes abundantes e de baixo custo na produção biotecnológica de compostos de alto valor agregado como etanol e xilitol, por figurarem como fontes de celulose e hemicelulose. No presente trabalho será estudada a capacidade de conversão dos açúcares provenientes destes resíduos por diferentes leveduras ampliando os conhecimentos sobre a produção biotecnológica de alcoóis. A capacidade de Candida shehatae, Saccharomyces cerevisiae, e a co-cultura destas duas leveduras na conversão do açúcar presente no hidrolisado de casca de arroz (RHH) utilizado como substrato para a produção de etanol foi estudada. Em experimentos em agitador orbital, as co-culturas dessas leveduras apresentaram rendimentos de etanol (YP/S) de 0,42 e 0,51 em meio sintético simulando a composição do hidrolisado e em RHH, respectivamente. Ao analisar a produção de etanol com culturas puras de C. shehatae o rendimento de etanol foi ligeiramente inferior (0,40). Visando analisar o metabolismo das leveduras sob condições de anaerobiose e de limitação de oxigênio, foram realizados experimentos em biorreatores, onde a utilização de co-culturas produziu rendimentos de etanol similares em ambas condições (0,50-0,51) em meio sintético, enquanto que em RHH, rendimentos de 0,48 e 0,44 foram obtidos, respectivamente. Novas estratégias de produção de etanol a partir de hidrolisado de casca de arroz também foram testadas, como a sacarificação e co-fermentação simultânea por S. cerevisiae, Spathaspora arborariae e pela combinação destas leveduras. Nas culturas sob limitação de oxigênio, S. cerevisiae foi capaz de metabolizar a glicose presente RHH, resultando em um rendimento de etanol (YP/S) de 0,45. A co-cultura de S. cerevisiae e S. arborariae foi capaz de metabolizar pentoses e hexoses presentes em RHH, obtendo YP/S de 0,48 g g -1 e rendimento de xilitol (YX/X ) de 0,39 g g -1 e com o uso de sacarificação e co-fermentação simultânea produziu-se 14,5 e 3 g L-1 de etanol e xilitol, respectivamente. No hidrolisado de casca de soja (SHH), testou-se a capacidade das celulases provenientes do fungo Penicillium echinulatum S1M29, em aumentar a quantidade de açúcares no meio de hidrolisado. O rendimento de sacarificação foi de 72 %, quando foi utilizado 15 FPU g-1 de matéria seca, incubado num agitador orbital a 120 rpm, 50 ºC durante 96 h. Após a sacarificação, a capacidade das células imobilizadas de S. cerevisiae, C. shehatae, S. arborariae, ou a combinação de C. shehatae, S. arborariae com S. cerevisiae, para a conversão de açúcares presentes em SHH como substrato para a produção de etanol foi estudada. Os melhores coeficientes de rendimento de etanol (YP/S) foram de 0,45, 0,47 e 0,38, utilizando culturas puras de S. cerevisiae, C. shehatae, e S. arborariae respectivamente, e YP/S de 0,48 e 0,40 g g -1, para co-culturas de S. cerevisiae e C. shehatae ou S. arborariae, respectivamente. As leveduras com os melhores rendimentos de etanol (S. cerevisiae e C. shehatae) tiveram seu metabolismo testado em biorreatores imobilizados. Estas culturas em biorreatores produziram um rendimento do etanol de 0,49, para S. cerevisiae e 0,41 g g -1 usando C. shehatae. Visando a melhora do processo de fermentação do hidrolisado de casca de soja (HCS), realizaram-se experimentos estatísticos (Plackett-Burman e CCD), para diferentes condições operacionais e formulações do meio. Com o Plackett-Burman testou-se os efeitos da suplementação com quatro nutrientes (peptona, extrato de levedura, milhocina e Tween 80). Através do planejamento fatorial composto central (CCD) com quatro repetições no ponto central e seis pontos axiais, analisou-se os efeitos das condições de fermentação (temperatura, pH e tamanho do inóculo) para a produção de etanol por C . guilliermondii. Os resultados demonstraram que nenhuma suplementação do meio foi necessária, sendo C. guilliermondii capaz de crescer em hidrolisado não-suplementado e não-desintoxicado. As melhores condições de cultura foram determinadas pelo CCD como sendo de 28 °C, pH 5.0, e 109 UFC ml-1 de tamanho do inóculo, respectivamente. O coeficiente de produtividade de etanol atingiu um máximo de 1,4 g L-1 h-1 cerca de 80 % do rendimento teórico esperado, resultando em um coeficiente de rendimento de etanol (YP/S) de 0,41 g g-1. / The lignocellulosic agroindustrial residues such as rice hull and soybean hull are abundant and inexpensive wastes and can be used in biotechnological production of high value-added compounds such as ethanol and xylitol, like sources of cellulose and hemicellulose. In this paper was tested the ability of converting sugars from these wastes by different yeasts, using the knowledge about the biotechnological production of alcohols. The ability of Candida shehatae, Saccharomyces cerevisiae, or the combination of these two yeasts in converting the mixed sugar composition of rice hull hydrolysate (RHH) as substrate for ethanol production is presented. In shake flask experiments, co-cultures showed ethanol yields (YP/S) of 0.42 and 0.51 in synthetic medium simulating the sugar composition of RHH and in RHH, respectively, with both glucose and xylose being completely depleted, while pure cultures of C. shehatae produced slightly lower ethanol yields (0.40). Experiments were scaled-up to bioreactors, in which anaerobiosis and oxygen limitation conditions were tested. Bioreactor co-cultures produced similar ethanol yields in both conditions (0.50-0.51) in synthetic medium, while in RHH, yields of 0.48 and 0.44 were obtained, respectively. New technologies to produce ethanol from RHH were tested, with the simultaneous saccharification and co-fermentation by S. cerevisiae, Spathaspora arborariae and the combination of these yeasts. In bioreactor cultures under oxygen limitation, S. cerevisiae was capable of metabolizing glucose from RHH, which contained small amounts of acetic acid, furfural, and hydroxymethylfurfural, achieving ethanol yields of 0.45. In the co-culture of S. cerevisiae and S. arborariae pentoses and hexoses from RHH, were converted to ethanol and xylitol, with yields of 0.48 and 0.39, and using simultaneous saccharification and co-fermentation with both yeasts produced ethanol and xylitol to final concentrations of 14.5 g L-1 and 3 g L-1, respectively. In soybean hull hydrolysate (SHH), was studied the ability of cellulase from Penicillium echinulatum S1M29, to increase the amount of sugars in the hydrolysate medium. The saccharification yield was 72 % using 15 FPU g-1 dry matter on orbital shaker at 120 rpm, 50 °C for 96 h. After saccharification, the ability of immobilized cells of S. cerevisiae, C. shehatae, S. arborariae, or a combination of C. shehatae, S. arborariae with S. cerevisiae for the conversion of sugars present in SHH as a substrate for ethanol production was studied. In shaker cultivations, the bioconversion of SHH into ethanol showed yields (YP/S) of 0.43, 0.47, and 0.38, in cultures of S. cerevisiae, C. shehatae, and S.arborariae, respectively. Co-cultures of S. cerevisiae and C. shehatae or S. cerevisiae and S. arborariae, produced YP/S of 0.48 and 0.40, respectively. S. cerevisiae and C.shehatae were immobilized in Ca-alginate and cultivated in bioreactors to analyse the possibility of scaling up this process. Immobilized-cell cultures showed yields of 0.45 and 0.38, respectively. Aiming to improve the fermentation of soybean hull hydrolysate (HCS), operational conditions and medium formulation were optimized using statistical experimental designs (Plackett-Burman and CCD). Plackett-Burman was used to analysate the effects of supplementation with four nutrients (peptone, yeast extract, corn steep liquor and Tween 80). Using factorial central composite design (CCD) with four replications at the center point and six axial points, was examined the effects of fermentation conditions (temperature, pH, and inoculum size) for ethanol production by Candida guilliermondii BL13. Results showed that C. guilliermondii was capable of growing in non-supplemented, non-detoxified hydrolysate, and the best culture conditions were determined to be 28 °C, pH 5.0, and 109 CFU mL-1 inoculum size, respectively. Ethanol productivity peaked at 1.4 g L-1 h-1 and yields of 0.41 g g-1, about 80 % of expected theoretical yields, were observed.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciências da Saúde, Departamento de Nutrição, Programa de Pós-Graduação em Nutrição Humana, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-12-12T18:15:10Z No. of bitstreams: 1 2017_NevildeMariaRiseloSales.pdf: 912257 bytes, checksum: 1c2717817be921131678d366e9a63581 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-02-20T15:35:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_NevildeMariaRiseloSales.pdf: 912257 bytes, checksum: 1c2717817be921131678d366e9a63581 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-20T15:35:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_NevildeMariaRiseloSales.pdf: 912257 bytes, checksum: 1c2717817be921131678d366e9a63581 (MD5) Previous issue date: 2018-02-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). / Uma crescente preocupação com os danos ao meio ambiente iniciou-se em 1960, que culminou em um grande impacto nas décadas seguintes e atualmente é um assunto de relevância e repercussão na sociedade mundial. A Organização das Nações Unidas incentiva projetos que visam a redução e reutilização de rejeitos orgânicos ou não e uma das propostas é a reutilização destes por meio do emprego de metodologias biotecnológicas economicamente viáveis para sua utilização. Dentre as categorias de resíduos sólidos orgânicos destacam-se os domiciliares e os agroindustriais, uma vez que geram um grande volume de resíduos. Durante o processo de produção de um fertilizante, ocorre a produção de um rejeito sólido que poderia conter o carboidrato β-glucana em sua composição. Este polissacarídeo está presente em fungos, bactérias e cereais e, devido às suas propriedades bioativas, é utilizado na prevenção e tratamento de doenças como dislipidemias, diabetes e câncer, assim como atua no sistema imune auxiliando no combate a patógenos como bactérias Gram-negativas e Gram-positivas. Neste contexto, o presente estudo propõe o desenvolvimento de uma metodologia simples e de baixo custo para obtenção de β-glucana ativa oriunda de um resíduo agroindustrial denominado Fração II. Para a extração, procedimentos físicos e químicos foram utilizados e após a purificação e a quantificação enzimática obteve-se 7,3 gramas de glucanas totais e destas, 6,9 gramas foram de β-glucanas e 0,4 gramas de α-glucanas. As análises de ressonância magnética nuclear corroboraram com os resultados obtidos indicando espectros característicos dos polissacarídeos previamente observados. Para avaliar a atividade biológica do carboidrato, um ensaio anti-proliferativo foi feito e resultados equivalentes aos relatados na literatura foram observados nos ensaios, evidenciando uma inibição de crescimento bacteriano com valores estatisticamente significativos (p < 0,0005) nas cepas Escherichia coli e Staphylococcus aureus. O presente trabalho demonstrou que a metodologia desenvolvida foi eficaz e de baixo custo no isolamento de β-glucanas biologicamente ativas e que a Fração II pode ser utilizada para obtenção destes polissacarídeos. / In 1960, a concern for environmental damage began, which culminated in a major impact in the 1970s and is currently a subject of relevance and repercussion in world society. The United Nations encourages projects and programs aimed at the reduction and reuse of organic waste. One of the widespread proposals on the reuse of these is the use of economically viable biotechnological methodologies and products for their use. Among the categories of organic solid waste are the domiciliary and agro-industrial ones, due to the large volume generated. In the process of producing a fertilizer, in a Brazilian agroindustry, the production of a residue that, hypothesis, would have the β-glucan carbohydrate. This polysaccharide is present in fungi, bacteria and cereals and due to its bioactive properties, it is used in the prevention and treatment of diseases such as dyslipidemias, diabetes and cancer, as well as it acts in the immune system helping to fight against pathogens such as Gram-negative bacteria and Gram -positive. In this context, the present study proposes the development of a simple and low-cost methodology to obtain active β-glucan from an agro-industrial residue called Fraction II. Physical and chemical procedures were used for the extraction and purification and the enzymatic quantification measured a yield of 7.3 grams of total glucans and of these, 6.9 grams were β-glucans and 0.4 grams α-glucans. The 13C and 1H NMR analyzes corroborated the results obtained in the enzymatic quantification showing spectra characteristic of these polysaccharides. To evaluate the biological activity, an antibacterial assay was performed and results equivalent to those reported in the literature were observed, evidencing an inhibition of bacterial growth with statistically significant values (p < 0.0005) in the strains Escherichia coli and Staphylococcus aureus. The present work demonstrated that the methodology developed was efficient in the extraction and purification of the macromolecules and that the Fraction II can be used as raw material to obtain biologically active β-glucans.

Os resíduos lignocelulósicos agroindustriais, como a casca de arroz e a casca de soja, são fontes abundantes e de baixo custo na produção biotecnológica de compostos de alto valor agregado como etanol e xilitol, por figurarem como fontes de celulose e hemicelulose. No presente trabalho será estudada a capacidade de conversão dos açúcares provenientes destes resíduos por diferentes leveduras ampliando os conhecimentos sobre a produção biotecnológica de alcoóis. A capacidade de Candida shehatae, Saccharomyces cerevisiae, e a co-cultura destas duas leveduras na conversão do açúcar presente no hidrolisado de casca de arroz (RHH) utilizado como substrato para a produção de etanol foi estudada. Em experimentos em agitador orbital, as co-culturas dessas leveduras apresentaram rendimentos de etanol (YP/S) de 0,42 e 0,51 em meio sintético simulando a composição do hidrolisado e em RHH, respectivamente. Ao analisar a produção de etanol com culturas puras de C. shehatae o rendimento de etanol foi ligeiramente inferior (0,40). Visando analisar o metabolismo das leveduras sob condições de anaerobiose e de limitação de oxigênio, foram realizados experimentos em biorreatores, onde a utilização de co-culturas produziu rendimentos de etanol similares em ambas condições (0,50-0,51) em meio sintético, enquanto que em RHH, rendimentos de 0,48 e 0,44 foram obtidos, respectivamente. Novas estratégias de produção de etanol a partir de hidrolisado de casca de arroz também foram testadas, como a sacarificação e co-fermentação simultânea por S. cerevisiae, Spathaspora arborariae e pela combinação destas leveduras. Nas culturas sob limitação de oxigênio, S. cerevisiae foi capaz de metabolizar a glicose presente RHH, resultando em um rendimento de etanol (YP/S) de 0,45. A co-cultura de S. cerevisiae e S. arborariae foi capaz de metabolizar pentoses e hexoses presentes em RHH, obtendo YP/S de 0,48 g g -1 e rendimento de xilitol (YX/X ) de 0,39 g g -1 e com o uso de sacarificação e co-fermentação simultânea produziu-se 14,5 e 3 g L-1 de etanol e xilitol, respectivamente. No hidrolisado de casca de soja (SHH), testou-se a capacidade das celulases provenientes do fungo Penicillium echinulatum S1M29, em aumentar a quantidade de açúcares no meio de hidrolisado. O rendimento de sacarificação foi de 72 %, quando foi utilizado 15 FPU g-1 de matéria seca, incubado num agitador orbital a 120 rpm, 50 ºC durante 96 h. Após a sacarificação, a capacidade das células imobilizadas de S. cerevisiae, C. shehatae, S. arborariae, ou a combinação de C. shehatae, S. arborariae com S. cerevisiae, para a conversão de açúcares presentes em SHH como substrato para a produção de etanol foi estudada. Os melhores coeficientes de rendimento de etanol (YP/S) foram de 0,45, 0,47 e 0,38, utilizando culturas puras de S. cerevisiae, C. shehatae, e S. arborariae respectivamente, e YP/S de 0,48 e 0,40 g g -1, para co-culturas de S. cerevisiae e C. shehatae ou S. arborariae, respectivamente. As leveduras com os melhores rendimentos de etanol (S. cerevisiae e C. shehatae) tiveram seu metabolismo testado em biorreatores imobilizados. Estas culturas em biorreatores produziram um rendimento do etanol de 0,49, para S. cerevisiae e 0,41 g g -1 usando C. shehatae. Visando a melhora do processo de fermentação do hidrolisado de casca de soja (HCS), realizaram-se experimentos estatísticos (Plackett-Burman e CCD), para diferentes condições operacionais e formulações do meio. Com o Plackett-Burman testou-se os efeitos da suplementação com quatro nutrientes (peptona, extrato de levedura, milhocina e Tween 80). Através do planejamento fatorial composto central (CCD) com quatro repetições no ponto central e seis pontos axiais, analisou-se os efeitos das condições de fermentação (temperatura, pH e tamanho do inóculo) para a produção de etanol por C . guilliermondii. Os resultados demonstraram que nenhuma suplementação do meio foi necessária, sendo C. guilliermondii capaz de crescer em hidrolisado não-suplementado e não-desintoxicado. As melhores condições de cultura foram determinadas pelo CCD como sendo de 28 °C, pH 5.0, e 109 UFC ml-1 de tamanho do inóculo, respectivamente. O coeficiente de produtividade de etanol atingiu um máximo de 1,4 g L-1 h-1 cerca de 80 % do rendimento teórico esperado, resultando em um coeficiente de rendimento de etanol (YP/S) de 0,41 g g-1. / The lignocellulosic agroindustrial residues such as rice hull and soybean hull are abundant and inexpensive wastes and can be used in biotechnological production of high value-added compounds such as ethanol and xylitol, like sources of cellulose and hemicellulose. In this paper was tested the ability of converting sugars from these wastes by different yeasts, using the knowledge about the biotechnological production of alcohols. The ability of Candida shehatae, Saccharomyces cerevisiae, or the combination of these two yeasts in converting the mixed sugar composition of rice hull hydrolysate (RHH) as substrate for ethanol production is presented. In shake flask experiments, co-cultures showed ethanol yields (YP/S) of 0.42 and 0.51 in synthetic medium simulating the sugar composition of RHH and in RHH, respectively, with both glucose and xylose being completely depleted, while pure cultures of C. shehatae produced slightly lower ethanol yields (0.40). Experiments were scaled-up to bioreactors, in which anaerobiosis and oxygen limitation conditions were tested. Bioreactor co-cultures produced similar ethanol yields in both conditions (0.50-0.51) in synthetic medium, while in RHH, yields of 0.48 and 0.44 were obtained, respectively. New technologies to produce ethanol from RHH were tested, with the simultaneous saccharification and co-fermentation by S. cerevisiae, Spathaspora arborariae and the combination of these yeasts. In bioreactor cultures under oxygen limitation, S. cerevisiae was capable of metabolizing glucose from RHH, which contained small amounts of acetic acid, furfural, and hydroxymethylfurfural, achieving ethanol yields of 0.45. In the co-culture of S. cerevisiae and S. arborariae pentoses and hexoses from RHH, were converted to ethanol and xylitol, with yields of 0.48 and 0.39, and using simultaneous saccharification and co-fermentation with both yeasts produced ethanol and xylitol to final concentrations of 14.5 g L-1 and 3 g L-1, respectively. In soybean hull hydrolysate (SHH), was studied the ability of cellulase from Penicillium echinulatum S1M29, to increase the amount of sugars in the hydrolysate medium. The saccharification yield was 72 % using 15 FPU g-1 dry matter on orbital shaker at 120 rpm, 50 °C for 96 h. After saccharification, the ability of immobilized cells of S. cerevisiae, C. shehatae, S. arborariae, or a combination of C. shehatae, S. arborariae with S. cerevisiae for the conversion of sugars present in SHH as a substrate for ethanol production was studied. In shaker cultivations, the bioconversion of SHH into ethanol showed yields (YP/S) of 0.43, 0.47, and 0.38, in cultures of S. cerevisiae, C. shehatae, and S.arborariae, respectively. Co-cultures of S. cerevisiae and C. shehatae or S. cerevisiae and S. arborariae, produced YP/S of 0.48 and 0.40, respectively. S. cerevisiae and C.shehatae were immobilized in Ca-alginate and cultivated in bioreactors to analyse the possibility of scaling up this process. Immobilized-cell cultures showed yields of 0.45 and 0.38, respectively. Aiming to improve the fermentation of soybean hull hydrolysate (HCS), operational conditions and medium formulation were optimized using statistical experimental designs (Plackett-Burman and CCD). Plackett-Burman was used to analysate the effects of supplementation with four nutrients (peptone, yeast extract, corn steep liquor and Tween 80). Using factorial central composite design (CCD) with four replications at the center point and six axial points, was examined the effects of fermentation conditions (temperature, pH, and inoculum size) for ethanol production by Candida guilliermondii BL13. Results showed that C. guilliermondii was capable of growing in non-supplemented, non-detoxified hydrolysate, and the best culture conditions were determined to be 28 °C, pH 5.0, and 109 CFU mL-1 inoculum size, respectively. Ethanol productivity peaked at 1.4 g L-1 h-1 and yields of 0.41 g g-1, about 80 % of expected theoretical yields, were observed.

A presente Tese, elaborada pela integração de artigos científicos publicados ou submetidos em periódicos internacionais, tem por objetivo geral investigar as potencialidades e limitações de resíduos industriais, acadêmicos e agroindustriais na obtenção de catalisadores para degradação de poluentes orgânicos. Foram utilizados resíduos industriais (banhos de galvanização, areias de fundição e petroquímico), acadêmicos (soluções residuais de aula de fotografia contendo prata e solução residual das aulas de química analítica contendo metais) e agro-industriais (casca de arroz, casca de acácia esgotada, pó de fumo) na preparação dos fotocatalisadores suportados. Os sólidos foram caracterizados por um conjunto de técnicas espectroscópicas, volumétricas, microscópicas, eletroquímicas visando descrever os catalisadores do ponto de vista, elementar, estrutural, textural e morfológico, como espectroscopia de emissão de raios X por dispersão de energia (SEM-EDX), espectroscopia de retroespalhamento Rutherford (RBS), espectroscopia de reflectância difusa no ultravioleta (DRS-UV), espectroscopia de espalhamento de raios X em baixo ângulo (SAXS), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), porosimetria de nitrogênio e medidas de potencial zeta (ZP). Os sistemas foram avaliados na fotodegradação de corante (rodamina B), fenol e fármacos sob radiação ultravioleta e visível. Para fins de comparação, titânia comercial P25 (Degussa) foi empregada como catalisador. Além disso, o efeito da reutilização dos catalisadores e atividade fotocatalitica frente a amostras reais foram estudados. O catalisador suportado preparado a partir do resíduo da indústria petroquímica e suportado em sílica apresentou a melhor atividade fotocatalítica na degradação de todas as moléculas testadas, tal como RhB (67 % sob radiação UV e 61 % sob radiação visível), fármaco guaifenesin ( 49 % UV e 45 % visível) e fenol (44 % UV), enquanto que o P25 comercial apresentou 93 % e 14 %, respectivamente, para a radiação ultravioleta e visível. / This thesis, developed by the integration of scientific papers published or submitted in international journals, has the objective to investigate the potential and limitations of industrial waste, academics and agroindustrial to obtain catalysts for degradation of organic pollutants. Industrial waste (galvanic baths, foundry sands and petrochemical), academics (residual solutions of class photograph containing silver and residual solution of analytical chemistry classes containing metals) and agroindustrial (rice husk, exhausted bark acacia, tobacco dust) were used in the preparation of the supported photocatalyst. The solids were characterized by a set of spectroscopic, volumetric, microscopic electrochemical techniques in order to describe elementary structural, textural and morphological properties, such as Scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX), Rutherford backscattering spectrometry (RBS), diffuse reflectance spectroscopy in the ultraviolet (DRS-UV), small-angle X-ray scattering (SAXS), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), nitrogen porosimetry and zeta potential (ZP) measurements. The catalyst activity was evaluated on the dye (RhB), phenol and drugs photodegradation under ultraviolet and visible radiation. For comparative reasons, P25 (Degussa) was also employed as the catalyst. Furthermore, the effect of reuse of catalysts and photocatalytic activity compared to real samples were also evaluated. The silica supported catalyst prepared from petrochemical waste and supported on silica showed the best photocatalytic activity in the degradation of all tested molecules, such as RhB (67% and 61% under UV and visible radiation, respectively), guaifenesin drug (49% UV and 45 % visible radiation) and phenol (44 % UV radiation), while the commercial P25 showed 93 % and 14 %, to ultraviolet and visible radiation, respectively.

Os resíduos lignocelulósicos agroindustriais, como a casca de arroz e a casca de soja, são fontes abundantes e de baixo custo na produção biotecnológica de compostos de alto valor agregado como etanol e xilitol, por figurarem como fontes de celulose e hemicelulose. No presente trabalho será estudada a capacidade de conversão dos açúcares provenientes destes resíduos por diferentes leveduras ampliando os conhecimentos sobre a produção biotecnológica de alcoóis. A capacidade de Candida shehatae, Saccharomyces cerevisiae, e a co-cultura destas duas leveduras na conversão do açúcar presente no hidrolisado de casca de arroz (RHH) utilizado como substrato para a produção de etanol foi estudada. Em experimentos em agitador orbital, as co-culturas dessas leveduras apresentaram rendimentos de etanol (YP/S) de 0,42 e 0,51 em meio sintético simulando a composição do hidrolisado e em RHH, respectivamente. Ao analisar a produção de etanol com culturas puras de C. shehatae o rendimento de etanol foi ligeiramente inferior (0,40). Visando analisar o metabolismo das leveduras sob condições de anaerobiose e de limitação de oxigênio, foram realizados experimentos em biorreatores, onde a utilização de co-culturas produziu rendimentos de etanol similares em ambas condições (0,50-0,51) em meio sintético, enquanto que em RHH, rendimentos de 0,48 e 0,44 foram obtidos, respectivamente. Novas estratégias de produção de etanol a partir de hidrolisado de casca de arroz também foram testadas, como a sacarificação e co-fermentação simultânea por S. cerevisiae, Spathaspora arborariae e pela combinação destas leveduras. Nas culturas sob limitação de oxigênio, S. cerevisiae foi capaz de metabolizar a glicose presente RHH, resultando em um rendimento de etanol (YP/S) de 0,45. A co-cultura de S. cerevisiae e S. arborariae foi capaz de metabolizar pentoses e hexoses presentes em RHH, obtendo YP/S de 0,48 g g -1 e rendimento de xilitol (YX/X ) de 0,39 g g -1 e com o uso de sacarificação e co-fermentação simultânea produziu-se 14,5 e 3 g L-1 de etanol e xilitol, respectivamente. No hidrolisado de casca de soja (SHH), testou-se a capacidade das celulases provenientes do fungo Penicillium echinulatum S1M29, em aumentar a quantidade de açúcares no meio de hidrolisado. O rendimento de sacarificação foi de 72 %, quando foi utilizado 15 FPU g-1 de matéria seca, incubado num agitador orbital a 120 rpm, 50 ºC durante 96 h. Após a sacarificação, a capacidade das células imobilizadas de S. cerevisiae, C. shehatae, S. arborariae, ou a combinação de C. shehatae, S. arborariae com S. cerevisiae, para a conversão de açúcares presentes em SHH como substrato para a produção de etanol foi estudada. Os melhores coeficientes de rendimento de etanol (YP/S) foram de 0,45, 0,47 e 0,38, utilizando culturas puras de S. cerevisiae, C. shehatae, e S. arborariae respectivamente, e YP/S de 0,48 e 0,40 g g -1, para co-culturas de S. cerevisiae e C. shehatae ou S. arborariae, respectivamente. As leveduras com os melhores rendimentos de etanol (S. cerevisiae e C. shehatae) tiveram seu metabolismo testado em biorreatores imobilizados. Estas culturas em biorreatores produziram um rendimento do etanol de 0,49, para S. cerevisiae e 0,41 g g -1 usando C. shehatae. Visando a melhora do processo de fermentação do hidrolisado de casca de soja (HCS), realizaram-se experimentos estatísticos (Plackett-Burman e CCD), para diferentes condições operacionais e formulações do meio. Com o Plackett-Burman testou-se os efeitos da suplementação com quatro nutrientes (peptona, extrato de levedura, milhocina e Tween 80). Através do planejamento fatorial composto central (CCD) com quatro repetições no ponto central e seis pontos axiais, analisou-se os efeitos das condições de fermentação (temperatura, pH e tamanho do inóculo) para a produção de etanol por C . guilliermondii. Os resultados demonstraram que nenhuma suplementação do meio foi necessária, sendo C. guilliermondii capaz de crescer em hidrolisado não-suplementado e não-desintoxicado. As melhores condições de cultura foram determinadas pelo CCD como sendo de 28 °C, pH 5.0, e 109 UFC ml-1 de tamanho do inóculo, respectivamente. O coeficiente de produtividade de etanol atingiu um máximo de 1,4 g L-1 h-1 cerca de 80 % do rendimento teórico esperado, resultando em um coeficiente de rendimento de etanol (YP/S) de 0,41 g g-1. / The lignocellulosic agroindustrial residues such as rice hull and soybean hull are abundant and inexpensive wastes and can be used in biotechnological production of high value-added compounds such as ethanol and xylitol, like sources of cellulose and hemicellulose. In this paper was tested the ability of converting sugars from these wastes by different yeasts, using the knowledge about the biotechnological production of alcohols. The ability of Candida shehatae, Saccharomyces cerevisiae, or the combination of these two yeasts in converting the mixed sugar composition of rice hull hydrolysate (RHH) as substrate for ethanol production is presented. In shake flask experiments, co-cultures showed ethanol yields (YP/S) of 0.42 and 0.51 in synthetic medium simulating the sugar composition of RHH and in RHH, respectively, with both glucose and xylose being completely depleted, while pure cultures of C. shehatae produced slightly lower ethanol yields (0.40). Experiments were scaled-up to bioreactors, in which anaerobiosis and oxygen limitation conditions were tested. Bioreactor co-cultures produced similar ethanol yields in both conditions (0.50-0.51) in synthetic medium, while in RHH, yields of 0.48 and 0.44 were obtained, respectively. New technologies to produce ethanol from RHH were tested, with the simultaneous saccharification and co-fermentation by S. cerevisiae, Spathaspora arborariae and the combination of these yeasts. In bioreactor cultures under oxygen limitation, S. cerevisiae was capable of metabolizing glucose from RHH, which contained small amounts of acetic acid, furfural, and hydroxymethylfurfural, achieving ethanol yields of 0.45. In the co-culture of S. cerevisiae and S. arborariae pentoses and hexoses from RHH, were converted to ethanol and xylitol, with yields of 0.48 and 0.39, and using simultaneous saccharification and co-fermentation with both yeasts produced ethanol and xylitol to final concentrations of 14.5 g L-1 and 3 g L-1, respectively. In soybean hull hydrolysate (SHH), was studied the ability of cellulase from Penicillium echinulatum S1M29, to increase the amount of sugars in the hydrolysate medium. The saccharification yield was 72 % using 15 FPU g-1 dry matter on orbital shaker at 120 rpm, 50 °C for 96 h. After saccharification, the ability of immobilized cells of S. cerevisiae, C. shehatae, S. arborariae, or a combination of C. shehatae, S. arborariae with S. cerevisiae for the conversion of sugars present in SHH as a substrate for ethanol production was studied. In shaker cultivations, the bioconversion of SHH into ethanol showed yields (YP/S) of 0.43, 0.47, and 0.38, in cultures of S. cerevisiae, C. shehatae, and S.arborariae, respectively. Co-cultures of S. cerevisiae and C. shehatae or S. cerevisiae and S. arborariae, produced YP/S of 0.48 and 0.40, respectively. S. cerevisiae and C.shehatae were immobilized in Ca-alginate and cultivated in bioreactors to analyse the possibility of scaling up this process. Immobilized-cell cultures showed yields of 0.45 and 0.38, respectively. Aiming to improve the fermentation of soybean hull hydrolysate (HCS), operational conditions and medium formulation were optimized using statistical experimental designs (Plackett-Burman and CCD). Plackett-Burman was used to analysate the effects of supplementation with four nutrients (peptone, yeast extract, corn steep liquor and Tween 80). Using factorial central composite design (CCD) with four replications at the center point and six axial points, was examined the effects of fermentation conditions (temperature, pH, and inoculum size) for ethanol production by Candida guilliermondii BL13. Results showed that C. guilliermondii was capable of growing in non-supplemented, non-detoxified hydrolysate, and the best culture conditions were determined to be 28 °C, pH 5.0, and 109 CFU mL-1 inoculum size, respectively. Ethanol productivity peaked at 1.4 g L-1 h-1 and yields of 0.41 g g-1, about 80 % of expected theoretical yields, were observed.

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Made available in DSpace on 2015-04-13T12:17:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 agatha.pdf: 2569302 bytes, checksum: 4c5e044fb07ad5cf968c796fcb054eba (MD5) Previous issue date: 2013-07-26 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The valuation of vegetal residues proceeding from productive processes reveals an alternative of profits for generating companies of these materials. However, analysis how much to the income and efficiency it promotes a systemic vision of the performance for the agro-industrial residues. Stipe discarded in abates it of the adult palms is proceeding from productive processes of the agricultural activity, becoming the environmental liabilities. The 15 divided years and in three sections had been selected 15 individuals with average ages of 10 (apex, way and base), being removed of each section 50 cm and had suffered two longitudinal cuts with the aid from chainsaw, for withdrawal of the spongy material, with drying of in 103 greenhouse ± 2oC.I unfold it occurred at two moments (transformation in refilos and removes of the rind and vestige of the medullary portion), executed in the buzz saw, band saw and sander. They had been determined the income for the relation of the rude volume and unfolded volume and the efficiency for the relation enters the volume of samples sawed for one determined period or turn and the number of involved laborers. When dealing with the income of the experiment. The section of the way presented greater percentile income with 41,78%, and the samples of the base and the extras had presented percentages of 23,86% and 29,07% with 94,07% total. And 16,71 obtained efficiency was of 3,43 and m3/worker/bout. However, the viability of the use of the peripheral part of stipe the referring data to the income and efficiency of the experiment lead to the exploitation for development of new products and devices. / A valoração de resíduos vegetais provenientes de processos produtivos mostra-se uma alternativa de ganhos para empresas geradoras destes materiais. No entanto, análise quanto ao rendimento e eficiência promove uma visão sistêmica do desempenho para os resíduos agroindustriais. O estipe descartado no abate das palmáceas adultas é proveniente de processos produtivos da atividade agrícola, tornando os passiveis ambientais. Foram selecionados 15 indivíduos com idades médias de 10 a 15 anos e divididos em três secções (ápice, meio e base), sendo retirada de cada secção 50 cm e sofreram dois cortes longitudinais com o auxílio do motosserra, para retirada do material esponjoso, com secagem de em estufa 103 ± 2oC. O desdobro ocorreu em dois momentos (transformação em refilos e retira da casca e resquício da parte medular), executados na serra de fita, serra circular e lixadeira. Foram determinados o rendimento pela relação do volume bruto e volume desdobrado e a eficiência pela relação entre o volume de amostras serradas por um determinado período ou turno e o número de operários envolvidos. Ao tratarmos do rendimento do experimento. A secção do meio apresentou maior rendimento percentual com 41,78 %,e as amostras da base e as extras apresentaram percentuais de 23,86 % e 29,07% com total de 94,07%. E eficiência técnica conseguida foi de 3,43 e 16,71 m3/operário/turno. Contudo, a viabilidade do uso da parte periférica do estipe os dados referentes ao rendimento e eficiência do experimento conduzem ao aproveitamento para desenvolvimento de novos produtos e artefatos.