Wastewater, recycled irrigation water, and agricultural runoff can contain high levels of pathogenic bacteria, which pose a threat to human and ecosystem health. The use of a bioreactor containing mycelial mats of filamentous fungi is a novel treatment technology that incorporates physical, biological, and biochemical processes to remove bacterial pathogens from influent water. Although a relatively new concept, fungal bioreactors have demonstrated the ability to dramatically reduce fecal coliform bacteria in water, but no studies have attempted to explicitly identify the bacterial pathogen removal mechanisms exhibited by the fungi. This study evaluated several different species of fungi for use in fungal bioreactor systems and aimed to identify the modes of action responsible for the removal of bacterial pathogens. The species evaluated were Daedaleopsis confragosa, Pleurotus eryngii, and Piptoporus betulinus. Experimental results showed that all species of fungi assessed were capable of removing E. coli in a synthetic water solution. Significant concentrations of hydrogen peroxide, an antiseptic, were produced by all species of fungi evaluated. The fungal bioreactors containing P. eryngii produced the highest concentrations of hydrogen peroxide, generating a maximum concentration of 30.5 mg/l or 0.896 mM. This maximum value exceeds reported minimum concentrations required to demonstrate bacteriostatic and bactericidal effects when continually applied, providing evidence that a major bacterial removal mode of action is the production of antimicrobial compounds. In addition to its promising application to improve water quality, fungal bioreactors are a low cost and passive treatment technology. The development a hyper-functional system could be a have a substantial impact on the use of recycled irrigation water and on the water/wastewater treatment industry, for both municipal and agricultural wastewater. / Master of Science

The organism Clostridium thermocellum grows on cellulosic substrates and produces ethanol, acetate, lactate, formic acid, and CO2. The organic acids produced alter the growth environment in which the bacteria grows and ultimately inhibit bacterial growth. One method which has been used successfully to maintain the system at acceptable growth conditions is to intermittently flush out the spent media and metabolic products and replace with new fermentation media. Our goal was to design and build an automated system that will automatically flush the spent media from the growing culture and resupply new media without manual intervention. An automated control system was designed and built to control growth parameters. Heated water was pumped through the jacket of each culture vessel and used to regulate the reactor temperature. Sensors for pH and temperature were connected to a central data acquisition system and NI LabVIEW software was used to control each of the components through the signals provided by the data acquisition system. Peristaltic and vacuum pumps were used to supply growth media and acquire reproducible samples for HPLC analysis with limited contamination. In a series of trials, targeted temperature and moisture conditions were achieved and new media was passed through each reactor using a time trigger. More product was produced in manual and automatically flushed cultures than in batch.

Biossurfactantes são moléculas anfifílicas produzidas por micro-organismos que possuem grande potencial na substituição de surfactantes químicos, pois apresentam maior biodegradabilidade e estabilidade. A busca por novos micro-organismos, matérias-primas e estratégias de produção é essencial para a viabilização da sua produção. Assim, a fermentação em estado sólido (FES) apresenta-se como uma tecnologia alternativa de produção, com a vantagem de evitar a formação de espuma, e a utilização de leveduras para o processo é vantajosa, pois muitas não apresentam risco de patogenicidade. O objetivo deste trabalho foi selecionar uma levedura capaz de produzir biossurfactante por FES, determinar as condições do processo, comparar com a fermentação submersa (FS), caracterizar bioquimicamente o biossurfactante e testar sua aplicação para biorremediação. Para tanto, 37 leveduras foram avaliadas quanto à produção de biossurfactante em caldo Kitamoto, por meio de testes das atividades tensoativa e emulsificante. Dessas, 17 apresentaram resultados positivos para tensoatividade, formaram emulsão estável e foram utilizadas para os testes em FES em 2 g bagaço de cana-de-açúcar e 10 mL de meio Kitamoto. Na FES, cinco leveduras apresentaram resultados positivos para tensoatividade e quatro formaram emulsão estável. Dentre essas, a Aureobasidium pullulans LB 83 foi selecionada por apresentar resultado positivo para tensoatividade, índice de emulsificação acima de 50% e estabilidade da emulsão. Foram testadas diferentes fontes de carbono, sendo a sacarose aquela que apresentou melhores resultados (6,0 cm de tensoatividade no teste de espalhamento da gota (Ta) e 8,3x10-2 cm/h de produtividade em tensoatividade (QTa)). A adição dos indutores glicerol (0 a 6 g/L) e óleo de soja (0 a 10 g/L) não apresentou efeito significativo para o processo. Também foi estudada a influência da aeração (0,1 a 1,1 h-1) e da concentração de sacarose (20 a 80 g/L) utilizando planejamento fatorial composto de face centrada realizado em reator de tanque agitado. O uso das variáveis no nível mais alto aumentou a produção de biossurfactante (8,05 cm (Ta) e 8,4x10-2 cm/h (QTa). As condições adequadas da FES foram avaliadas em frascos Erlenmeyer (50 mL) com 2 g de bagaço (suporte inerte) em um planejamento 24, tendo como variáveis tamanho médio das partículas de bagaço (0,6 a 1,8 mm), volume de meio adicionado (8 a 12 mL), concentração celular inicial (1x105 a 1x107 cel/mL) e volume para extração (15 a 25 mL). O tamanho das partículas apresentou efeito positivo e o volume de meio possuiu efeito negativo na concentração de biossurfactante. As demais variáveis não apresentaram efeitos significativos. Assim, as condições definidas foram 1,18 mm tamanho médio de partícula, 1x106 cel/mL concentração celular, 8 mL meio de cultura e 15 mL volume de extração, resultando na obtenção de 2,06 g/L de biossurfactante. Não houve diferença significativa entre o rendimento da condição otimizada na FES e a FS. A utilização de butanona para a extração mostrou-se vantajosa e o biossurfactante foi caracterizado como poliol lipídeo. Sua aplicação para biorremediação foi avaliada e apresentou maiores recuperações de petróleo da areia contaminada (73,7 e 78,4%) que as obtidas por dodecil sulfato sódico (58,0 e 75,0%), nas concentrações de 0,1 e 0,5 % respectivamente. Concluiu-se que a levedura A. pullulans LB 83 foi capaz de produzir biossurfactante por FES e esse processo apresenta destacada potencialidade, podendo servir como conhecimento para futuros estudos visando sua implementação em escalas maiores. / Biosurfactants are amphiphilic molecules produced by microorganisms that have great potential as substitute for chemical surfactants, since they present higher biodegradability and stability. The search for new microorganisms, raw materials and production strategies are essential for their production viability. Thus, solid state fermentation (FES) is presented as an alternative production technology, with the advantage of no foam formation, and the selection of yeasts for the process is favorable, since many of them do not present risk of pathogenicity. The objective of this work was to select a yeast able to produce biosurfactant by FES, to determine process conditions, to compare the results obtained by FES with the process of submerged fermentation (FS), to characterize biochemically the biosurfactant and to test its application for bioremediation. For this, 37 yeasts were evaluated for biosurfactant production in Kitamoto broth, using tests of tensoactive and emulsifying activities. 17 presented positive results for tensoativity and were able to form stable emulsion, and were used in tests of FES using 2 g of sugarcane bagasse and 10 mL of Kitamoto medium. In FES, five yeasts presented positive results for tensoativity and four were able to form a stable emulsion. Among these, Aureobasidium pullulans LB 83 was selected due to its positive results for tensoativity, emulsification index above 50% and emulsion stability. Different carbon sources were tested for biosurfactant production by A. pullulans LB 83 and sucrose presented the best results (6.0 cm of tensoativity in drop spreading test (Ta) and 8.3x10-2 cm/h of tensoactivity productivity (QTa). The addition of the inductors glycerol (0 to 6 g/L) and soybean oil (0 to 10 g/L) had no significant effect on the biosurfactant production process. The influence of aeration (0.1 to 1.1 h-1) and sucrose concentration (20 to 80 g/L) were also studied using factorial composite face centered design in a stirred tank reactor. The use of the variables at the highest level increased biosurfactant production (8.05 cm (Ta) and 8.4 x 10-2 cm/h (QTa). The appropriate conditions for FES process were evaluated in Erlemeyers flasks (50 mL) with 2 g of sugarcane bagasse (inert support) in a factorial design 24. The variable used were bagasse particles size (0.6 to 1.8 mm), medium volume added (8 to 12 mL), initial cell concentration (1x105 to 1x107 cell/mL) and water volume for extraction (15 to 25 mL). Particle size had a positive effect and medium volume had a negative effect on biosurfactant concentration. The other variables did not present significant effects. Thus, the defined conditions were 1.18 mm of particle size, 1x106 cell/mL of initial cell concentration, addition of 8 mL of culture medium and 15 mL for extraction volume (2.06 g/L of biosurfactant was obtained). There was no significant difference between the performance of the optimized condition in FES and FS. The use of butanone for the extraction was advantageous and the biosurfactant was characterized as polyol lipid. Its application for bioremediation was evaluated, exhibiting a higher recovery of contaminated sand oil (73.7 and 78.4%) than those obtained by sodium dodecyl sulphate (58.0 and 75.0%), at concentrations of 0.1 and 0.5% respectively. For these results, it was concluded that the yeast A. pullulans LB 83 was able to produce biosurfactant by FES and this process has outstanding potential, and can be used for future studies aimed at implementation of larger scales.

Este trabalho teve por objetivo verificar a influência da agitação no cultivo em meio sólido, FES, quanto a crescimento microbiano, homogeneização do meio e remoção de calor. As correlações obtidas contribuem na definição de critérios para ampliação de escala da FES. O modelo adotado foi o cultivo do fungo Monascus sp. em arroz. Os experimentos foram conduzidos em reator tubular horizontal de 40 l, com agitação interna intermitente, camisa de resfriamento e vazão de ar de 2 l.min-1.Kgms-1. Os cultivos foram realizados com base num planejamento fatorial rotacional: 12 a 60 rotações das pás em 24 horas; 2 a 12 horas de intervalo entre os eventos de agitação. A intensidade do crescimento celular foi considerada com base no consumo de O2, produção de CO2 , concentrações de proteína e ergosterol. O consumo de O2 apresenta correlação de 81% com os padrões de agitação sendo que tanto o número de rotações quanto o intervalo entre os eventos de agitação influenciam negativamente o crescimento celular assim estimado. Por outro lado, a máxima velocidade de consumo de oxigênio, OUR, obtida por volta de 24 horas, em cultivos com menores intervalos entre os eventos de agitação, indica efeito positivo da agitação sobre a velocidade do crescimento de fungos em superfície, enquanto não ocorre compactação do meio de cultivo. Conclui-se, portanto, que a natureza do substrato empregado, arroz, cuja reologia é sensivelmente alterada pela agitação, contribuiu de modo deletério à respiração celular e que a adoção de reatores com agitação na FES, requer substrato com baixo teor de amido e elevado teor de fibras. As medidas de ergosterol apresentaram correlação de 85% com os padrões de agitação mostrando que o intervalo entre os eventos de agitação é o fator com maior impacto nesta resposta e os ensaios com maiores intervalos entre os eventos de agitação e maior número de voltas apresentaram concentrações aproximadamente dez vezes maiores de ergosterol em relação aos outros ensaios. Os coeficientes de variação de umidade em cinco pontos do reator representam a homogeneidade, pois relacionam-se com os padrões de agitação com correlação de 95%. / This investigation aimed to verify the influence of mixing microbial growth, medium homogenization and heat removal within a solid state fermentation (SSF) bioreactor. The correlations obtained will help to establish the scale-up criteria. The model system involved the cultivation of the fungi Monascus sp. on rice. The assays were performed in a 40 l bioreactor under internal intermittent mixing with a cooling jacket and an air flux of 2 l.min-1 kgdm-1. The cultivations followed a rotational factorial plan: 12 to 60 paddle revolutions in 24 hours; with an interval of 2 to 12 hours between mixing events. Cellular growth rate was estimated by O2 consumption, CO2 production, and protein and ergosterol concentrations. The O2 consumption showed an 81% correlation with the revolutions pattern, and both the number of revolutions and interval between mixing events, influenced cell growth negatively. The maximal oxygen consumption rate (OUR) was reached after about 24 hours in cultivations submitted to shorter intervals between mixing events which indicates a positive effect of shaking on the fungal growth rate on the particle surface, as long as no medium compaction occurs. Thus it was concluded that the kind of used substrate (rice), whose reology was perceptively modified by the mixing process, acted harmfully on microbial respiration. If mixing is to be used in SSF bioreactors, the substrate used should have a low starch content and a high fiber content Ergosterol content showed an 85% positive correlation with the revolution pattern, indicating that the interval between mixing events is the most important factor. Assays performed with longer intervals between mixing events and greater numbers of turns achieved about 10 times higher ergosterol concentration than the others. The coefficient of variation of the moisture at five sites of the reactor represents the homogeneity, since they are related to the revolution patterns by 95%.

As estatinas são os agentes mais eficazes para a redução de colesterol no tratamento de doenças cardiovasculares, e algumas destas moléculas podem ser produzidas através de processos biológicos como o cultivo semi-sólido de fungos filamentosos. O objetivo deste estudo foi determinar a capacidade de produção de estatinas e compostos antimicrobianos por cinco cepas de fungos isolados de Cana de Açúcar. Para isso, extratos obtidos a partir dos cultivos foram analisados por métodos analíticos como CLAE e RMN para determinar a presença de estatinas; adicionalmente, os extratos foram testados contra diferentes modelos biológicos incluindo bactérias, leveduras, fungos filamentosos, células de ovário de hamster chinês, e parasitas. De acordo com os resultados obtidos, os cinco fungos avaliados não produzem estatinas, e em relação ao biomonitoramento dos extratos foi observado um efeito biológico sobre os parasitas e as células de mamífero, no entanto, é possível que o efeito obtido seja uma resposta dos compostos do substrato dos cultivos (Farelo de trigo). / Statins are the most effective cholesterol lowering agents for the treatment of cardiovascular disease, and some of these molecules can be produced through biological process such as the solid state fermentation. The aim of this study was determinate the capability of production of statins and antimicrobials compounds by five strains of fungi isolated from Brazilian sugar cane. For this purpose, extracts were obtained from the cultures and analyzed through analytical methods as HPLC and NMR in order to determinate the presence of statins; in addition, the extracts were tested against different biological models including bacteria, yeast, filamentous fungi, chinese hamster ovary cells, and parasites. According to the results obtained, the five fungal strains tested did not produce statins, and the extracts produced a biological effect against the parasites and mammalian cells, nevertheless it is possible that this effect observed was a response of the compounds from the culture substrate (wheat bran).

Biossurfactantes são moléculas anfifílicas produzidas por micro-organismos que possuem grande potencial na substituição de surfactantes químicos, pois apresentam maior biodegradabilidade e estabilidade. A busca por novos micro-organismos, matérias-primas e estratégias de produção é essencial para a viabilização da sua produção. Assim, a fermentação em estado sólido (FES) apresenta-se como uma tecnologia alternativa de produção, com a vantagem de evitar a formação de espuma, e a utilização de leveduras para o processo é vantajosa, pois muitas não apresentam risco de patogenicidade. O objetivo deste trabalho foi selecionar uma levedura capaz de produzir biossurfactante por FES, determinar as condições do processo, comparar com a fermentação submersa (FS), caracterizar bioquimicamente o biossurfactante e testar sua aplicação para biorremediação. Para tanto, 37 leveduras foram avaliadas quanto à produção de biossurfactante em caldo Kitamoto, por meio de testes das atividades tensoativa e emulsificante. Dessas, 17 apresentaram resultados positivos para tensoatividade, formaram emulsão estável e foram utilizadas para os testes em FES em 2 g bagaço de cana-de-açúcar e 10 mL de meio Kitamoto. Na FES, cinco leveduras apresentaram resultados positivos para tensoatividade e quatro formaram emulsão estável. Dentre essas, a Aureobasidium pullulans LB 83 foi selecionada por apresentar resultado positivo para tensoatividade, índice de emulsificação acima de 50% e estabilidade da emulsão. Foram testadas diferentes fontes de carbono, sendo a sacarose aquela que apresentou melhores resultados (6,0 cm de tensoatividade no teste de espalhamento da gota (Ta) e 8,3x10-2 cm/h de produtividade em tensoatividade (QTa)). A adição dos indutores glicerol (0 a 6 g/L) e óleo de soja (0 a 10 g/L) não apresentou efeito significativo para o processo. Também foi estudada a influência da aeração (0,1 a 1,1 h-1) e da concentração de sacarose (20 a 80 g/L) utilizando planejamento fatorial composto de face centrada realizado em reator de tanque agitado. O uso das variáveis no nível mais alto aumentou a produção de biossurfactante (8,05 cm (Ta) e 8,4x10-2 cm/h (QTa). As condições adequadas da FES foram avaliadas em frascos Erlenmeyer (50 mL) com 2 g de bagaço (suporte inerte) em um planejamento 24, tendo como variáveis tamanho médio das partículas de bagaço (0,6 a 1,8 mm), volume de meio adicionado (8 a 12 mL), concentração celular inicial (1x105 a 1x107 cel/mL) e volume para extração (15 a 25 mL). O tamanho das partículas apresentou efeito positivo e o volume de meio possuiu efeito negativo na concentração de biossurfactante. As demais variáveis não apresentaram efeitos significativos. Assim, as condições definidas foram 1,18 mm tamanho médio de partícula, 1x106 cel/mL concentração celular, 8 mL meio de cultura e 15 mL volume de extração, resultando na obtenção de 2,06 g/L de biossurfactante. Não houve diferença significativa entre o rendimento da condição otimizada na FES e a FS. A utilização de butanona para a extração mostrou-se vantajosa e o biossurfactante foi caracterizado como poliol lipídeo. Sua aplicação para biorremediação foi avaliada e apresentou maiores recuperações de petróleo da areia contaminada (73,7 e 78,4%) que as obtidas por dodecil sulfato sódico (58,0 e 75,0%), nas concentrações de 0,1 e 0,5 % respectivamente. Concluiu-se que a levedura A. pullulans LB 83 foi capaz de produzir biossurfactante por FES e esse processo apresenta destacada potencialidade, podendo servir como conhecimento para futuros estudos visando sua implementação em escalas maiores. / Biosurfactants are amphiphilic molecules produced by microorganisms that have great potential as substitute for chemical surfactants, since they present higher biodegradability and stability. The search for new microorganisms, raw materials and production strategies are essential for their production viability. Thus, solid state fermentation (FES) is presented as an alternative production technology, with the advantage of no foam formation, and the selection of yeasts for the process is favorable, since many of them do not present risk of pathogenicity. The objective of this work was to select a yeast able to produce biosurfactant by FES, to determine process conditions, to compare the results obtained by FES with the process of submerged fermentation (FS), to characterize biochemically the biosurfactant and to test its application for bioremediation. For this, 37 yeasts were evaluated for biosurfactant production in Kitamoto broth, using tests of tensoactive and emulsifying activities. 17 presented positive results for tensoativity and were able to form stable emulsion, and were used in tests of FES using 2 g of sugarcane bagasse and 10 mL of Kitamoto medium. In FES, five yeasts presented positive results for tensoativity and four were able to form a stable emulsion. Among these, Aureobasidium pullulans LB 83 was selected due to its positive results for tensoativity, emulsification index above 50% and emulsion stability. Different carbon sources were tested for biosurfactant production by A. pullulans LB 83 and sucrose presented the best results (6.0 cm of tensoativity in drop spreading test (Ta) and 8.3x10-2 cm/h of tensoactivity productivity (QTa). The addition of the inductors glycerol (0 to 6 g/L) and soybean oil (0 to 10 g/L) had no significant effect on the biosurfactant production process. The influence of aeration (0.1 to 1.1 h-1) and sucrose concentration (20 to 80 g/L) were also studied using factorial composite face centered design in a stirred tank reactor. The use of the variables at the highest level increased biosurfactant production (8.05 cm (Ta) and 8.4 x 10-2 cm/h (QTa). The appropriate conditions for FES process were evaluated in Erlemeyers flasks (50 mL) with 2 g of sugarcane bagasse (inert support) in a factorial design 24. The variable used were bagasse particles size (0.6 to 1.8 mm), medium volume added (8 to 12 mL), initial cell concentration (1x105 to 1x107 cell/mL) and water volume for extraction (15 to 25 mL). Particle size had a positive effect and medium volume had a negative effect on biosurfactant concentration. The other variables did not present significant effects. Thus, the defined conditions were 1.18 mm of particle size, 1x106 cell/mL of initial cell concentration, addition of 8 mL of culture medium and 15 mL for extraction volume (2.06 g/L of biosurfactant was obtained). There was no significant difference between the performance of the optimized condition in FES and FS. The use of butanone for the extraction was advantageous and the biosurfactant was characterized as polyol lipid. Its application for bioremediation was evaluated, exhibiting a higher recovery of contaminated sand oil (73.7 and 78.4%) than those obtained by sodium dodecyl sulphate (58.0 and 75.0%), at concentrations of 0.1 and 0.5% respectively. For these results, it was concluded that the yeast A. pullulans LB 83 was able to produce biosurfactant by FES and this process has outstanding potential, and can be used for future studies aimed at implementation of larger scales.

As estatinas são os agentes mais eficazes para a redução de colesterol no tratamento de doenças cardiovasculares, e algumas destas moléculas podem ser produzidas através de processos biológicos como o cultivo semi-sólido de fungos filamentosos. O objetivo deste estudo foi determinar a capacidade de produção de estatinas e compostos antimicrobianos por cinco cepas de fungos isolados de Cana de Açúcar. Para isso, extratos obtidos a partir dos cultivos foram analisados por métodos analíticos como CLAE e RMN para determinar a presença de estatinas; adicionalmente, os extratos foram testados contra diferentes modelos biológicos incluindo bactérias, leveduras, fungos filamentosos, células de ovário de hamster chinês, e parasitas. De acordo com os resultados obtidos, os cinco fungos avaliados não produzem estatinas, e em relação ao biomonitoramento dos extratos foi observado um efeito biológico sobre os parasitas e as células de mamífero, no entanto, é possível que o efeito obtido seja uma resposta dos compostos do substrato dos cultivos (Farelo de trigo). / Statins are the most effective cholesterol lowering agents for the treatment of cardiovascular disease, and some of these molecules can be produced through biological process such as the solid state fermentation. The aim of this study was determinate the capability of production of statins and antimicrobials compounds by five strains of fungi isolated from Brazilian sugar cane. For this purpose, extracts were obtained from the cultures and analyzed through analytical methods as HPLC and NMR in order to determinate the presence of statins; in addition, the extracts were tested against different biological models including bacteria, yeast, filamentous fungi, chinese hamster ovary cells, and parasites. According to the results obtained, the five fungal strains tested did not produce statins, and the extracts produced a biological effect against the parasites and mammalian cells, nevertheless it is possible that this effect observed was a response of the compounds from the culture substrate (wheat bran).

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-18Bitstream added on 2014-06-13T20:04:38Z : No. of bitstreams: 1 ferrarezi_al_dr_rcla.pdf: 2316153 bytes, checksum: 70628c1ba7de515160f7ca0246de5404 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / As enzimas são catalisadores muito eficientes e de grande interesse na aplicação industrial. As lipases (E.C. 3.1.1.3) são serina-hidrolases que agem na hidrólise, esterificação e transesterificação de acilgliceróis de cadeia longa. Lipases microbianas têm sido amplamente usadas devido à sua especificidade. Na transesterificação moléculas de triacilglicerol reagem com um álcool na presença de um catalisador formando uma mistura de glicerol e ésteres de ácidos graxos. O biodiesel, definido como ésteres metílicos ou etílicos, tem atraído crescente interesse como uma fonte de energia renovável, substituindo o diesel produzido a partir de combustíveis fósseis. O presente trabalho tem como objetivo principal efetuar a prospecção de fungos termofílicos que apresentem produção significativa de lipase e, concomitantemente, atividade transesterificante. As linhagens foram selecionadas por detecção de atividade lipolítica em placas de ágar contendo Rodamina B, por fermentação submersa (FSm) e fermentação em estado sólido (FES). Foram testadas linhagens de fungos termofílicos da coleção do laboratório de Bioquímica e Microbiologia Aplicada, sendo Thermomucor indicae-seudaticae N31, Rhizomucor pusillus Myceliophtora sp F2.1.4, Myceliophtora sp M7.7, F2.1.1, F2.1.3 e Thermomyces lanuginosus TO-05 os que mostraram um maior potencial hidrolítico. Estudos adicionais avaliaram a produção de lipase através da modificação da fonte de componentes nutricionais e algumas propriedades físicas na produção de lipase por T. indicae-seudaricae N31 em FSm, e por R. pusillus e T. indicae-seudaticae N31 em FES. Os estudos dos processos fermentativos foram bem sucedidos, havendo um aumento de 16 vezes na produção de lipase de R. pusillus e de 36 vezes na lipase de T indicae-seudaticae... / Enzymes are efficient catalysts and interesting for industrial applications. Lipases (EC 3.1.1.3) constitute a group of serine hydrolases that catalyze the hydrolysis, esterification and transesterification reactions of long chain acylglycerols. Microbial lipases have been widely used for biotechnological applications due to their specificity. In transesterification, molecule of a tryacylglicerol react with an alcohol in the presence of catalyst, producing a mixture of fatty esters and glycerol, Biodiesel, defined as methyl or ethyl fatty esters and has attracted considerable attention as a renewable source of energy, in substitution of fossil fuels. The main goal of the present work is the screening of thermophilic fungi that present outstanding lipase production and in parallel able to perform transesterification reaction. Strains were screened for lipase activity on agar plates containing Rhodamine B, for submerged fermentation (SmF) and solid state fermentation (SSF). The tested thermophilic strains were from the collections of the Biochemistry and Applied Microbiology Laboratory, where Thermomucor indicae-seudancae N31, Rhizomucor pusillus Myceliophtora sp F2.1.4, Myceliophtora sp M7.7, F2.1.1, F2.1.3 and Thermomyces lanuginosus TO-O5 had the highest lipase production. Additional studies attempted to improve lipase production by nutrient source modifications and physicals conditions in FmS by T. indicae-seudaticae N31 and in FSS by T. indicae-seudaticae N31 and R. pusillus. The fermentations studies were successful, with a 16 fold enhancement in lipase yield compared to the initial medim from lipase R. pusillus and 36 fold for the lipase T. indicae-seudaticae N31, both in FES. The lipase from T. indicae-seudaticae N31 cultured in SSF and SmF, exhibited maximum lipolytic activity at 40°C and stability for the pH range from 4 to 8. The enzyme produced by FmS presented maximum activity... (Complete abstract click electronic access below)

Resumo: Muitos fungos decompositores de materiais lignocelulósicos vêm sendo utilizados como produtores de enzimas em processos fermentativos nos quais são utilizados substratos de baixo valor comercial, como os resíduos agrícolas e agroindustriais. No entanto, apenas uma pequena parte destes resíduos são utilizados na alimentação de animais de produção. O presente trabalho visou: 1) a obtenção de preparado enzimático termoestável, com alta atividade de xilanase, pectinase e celulases, a partir do cultivo de fungos filamentosos termofílicos por fermentação em estado sólido; 2) uso de suplemento mineral comercial como meio de cultivo para os fungos na fermentação sólida; 3) avaliar a estabilidade das enzimas frente às características do rúmen; 4) hidrólise enzimática. Os fungos Thermomyces lanuginosus, Thermomucor indicae-seudaticae e Rhizomucor pussilus escolhidos para essa finalidade, foram cultivadas a 45°C por 360 horas em fermentação em estado sólido (FES), utilizando-se como substratos, suplemento comercial (B) (Bellpeso SV* - composto de sais minerais, farelo de algodão e polpa cítrica e para efeitos de comparação farelo de algodão e polpa cítrica (35% e 65%) (A). A amostra foi retirada em 24h e todas as outras de 48h em 48h. A produção máxima de pectinase produzida pelo fungo T. indicae-seudaticae foi obtida em 168h (421,31U/g) no substrato A, e a máxima atividade de xilanase produzida pelo T. lanuginosus TO-03 e ROB foram de 644,30Ug e 865,15 U/g em 168h, respectivemente. A amilase foi produzida por todos os fungos, porém CMCase e Avicelase tiveram uma baixa produção e ligninases não foram detectadas. A temperatura e pH ótimo de pectinase produzida pelo fungo T. indicae-seudaticae foi de 55ºC e pH 4,5 e para xilanase produzida pelas duas linhagens de T. lanuginosus, em ambos os substratos foram 70ºC e pH ótimo 6,5, com exceção... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Many rot fungi of lignocellulosics material are being utilized as producers of enzymes in fermentation processes, in which, substrates of very little commercial value such as agricultural and agroindustrial residues are used. However, only a small portion of these residues are utilized in the production of animal feed. The present project proposes: 1) the attainment of prepared enzymatic thermostable, with high activity of xylanase, pectinase and cellulases, from the cultivation of filamentous thermophylic fungi from solid state fermentation; 2) the use of commercial mineral supplementation as medium of cultivation for the fungi in solid fermentation; 3) to evaluate the enzymes stability when facing the characteristics of the rumen; 4) enzymatic hydrolysis. Thermomyces lanuginosus, Thermomucor indicae-seudaticae and Rhizomucor pusillus fungi chosen for this purpose, were cultivated at 45°C, for 360 hours in solid state fermentation (SSF), utilizing as substrates, commercial supplement (Bellpeso SV* - composed of mineral salt, cotton meal and citrus pulp) (B) and for comparison purpose cotton meal and citrus pulp at 35% and 65% (A). The first sample was taken in 24hrs and all the others every 48hrs. The maximum production of pectinase produced by the fungus T. indicae-seudaticae was obtained in 168hrs (421.31U/g) in the commercial substrate A, and to maximum activity of xylanase produced by the T. lanuginosus TO-03 and ROB was of 644.30 U/g and 865.15 U/g in 168hrs, respectively. Amylase was produced by all of the fungi, however CMCase and Avycelase had a low production and ligninases was not detected. The optimun temperature and pH of pectinase produced by the fungus T. indicae-seudaticae were of 55ºC and pH 4.5 and for xylanase produced by the two lineages of T. lanuginosus, in both substrates were 70ºC and optimun pH 6.5, with the exception to ROB in the substrate B that presented... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Érika Barbosa Neves Graminha / Coorientador: Eleni Gomes / Banca: Maria de Lourdes Teixeira de Moraes Polizeli / Banca: Hamilton Cabral / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-02-29Bitstream added on 2014-06-13T19:14:43Z : No. of bitstreams: 1 lima_bm_me_sjrp_parcial.pdf: 80021 bytes, checksum: 99997b29ac6df560bf0af42e9f8ea37e (MD5) Bitstreams deleted on 2015-05-28T14:25:15Z: lima_bm_me_sjrp_parcial.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2015-05-28T14:26:17Z : No. of bitstreams: 1 000687968.pdf: 676213 bytes, checksum: 520749eb50ca5a41470631b041bfed18 (MD5) / Surfactantes são compostos anfipáticos, que reduzem a tensão interfacial e superficial, além disso, possuem capacidade de detergência, emulsificação, espumante, molhante, de solubilização e dispersão de substâncias. Os biossurfactantes, surfactantes biológicos derivados do metabolismo secundário de microrganismos, são amplamente utilizados na biorremediação e nas indústrias petrolíferas, de alimentos e de produtos de limpeza. Esses compostos podem ser produzidos por fermentação semi-sólida, a qual pode aproveitar resíduos agroindustriais como substrato para o crescimento microbiano. Os objetivos desse trabalho foram produzir biossurfactante utilizando os fungos Aspergillus ochraceus e Penicillium expansum por fermentação semi-sólida usando bagaço de cana-de-açúcar e farelo de trigo como substratos; avaliar a influência destes substratos; avaliar a influência da concentração de sacarose, glicose, óleo diesel e óleo residual de fritura no crescimento microbiano e o potencial de biorremediação dos biossurfactantes produzidos, assim como dos fungos utilizados. Os microrganismos foram propagados em tubos de ensaio inclinados incubados a 25oC em meio PDA. Posteriormente os esporos foram suspensos em solução nutriente e incubados em frascos de Erlenmeyer contendo cinco gramas do substrato a ser utilizado, bagaço de cana-de-açúcar ou farelo de trigo, 30 mL da solução nutriente contendo os esporos (1,7 x 107 esporos/mL) e uma fonte de carbono adicional testada: sacarose, glicose, óleo diesel e óleo residual de fritura. Os experimentos foram realizados a 25oC e tempo de fermentação de 72, 120 e 168h. A presença do biossurfactante no caldo de fermentação foi determinada pela medida da tensão superficial, do índice de emulsificação, da concentração micelar... / Surfactants are amphiphilic compounds that reduce the interfacial and surface tension; also they have capacity of detergency, emulsifying, wettability, of solubilization and dispersation of substances. The biosurfactants, biologic surfactants derivated from secundary metabolism of microorganism, are widely used in the bioremediation and in the petroleum, food and cleaning industries. These compounds can be produced under solid-state fermentation, which can use agro-industrial wastes as substrates for the microbial growth. The purposes of this study were produce biosurfactants using the fungi Aspergillus ochraceus and Penicillium expansum by solid-state fermentation using sugarcane bagasse and wheat bran as substrates; evaluate the influence of these substrates; evaluate the influence of sucrose, glucose, diesel oil and residual frying oil in the microbial growth and the biosurfactants bioremediation potencial, and microorganisms bioremediation potencial. First, for the inoculum preparation, the microorganisms were propagated in the inclined Erlenmeyers flasks containing PDA and kept at 25°C. After that, the spores were suspended in nutrient solution and incubated in Erlenmeyers flasks containing five grams of the substrate, sugarcane bagasse or wheat bran, 30 mL of nutrient solution containing the spores (1,7 x 107 spores/mL) and an additional carbon source tested: sucrose, glucose, diesel oil and frying oil. The experiments were realized in 25°C and 72, 120 and 168 hours. The presence of the biosurfactant in the fermentation broth was determinated by the surface tension, the emulsification index and the critical micelle concentration. The microorganisms Aspergillus ochraceus e Penicillium expansum showed a high potentiality for biosurfactant production using sugarcane bagasse... (Complete abstract click electronic access below)