Objetivou-se a produção de bacteriocina de Bifidobacterium animalis subsp. lactis, comparando-se os meios de cultivo sintéticos BSM (Bifidus Selective Medium) e MRS (Man Rogosa and Sharpe) com o meio de cultivo natural (soro de leite). Inicialmente, foram determinadas curvas de crescimento e de pós-acidificação, consumo de glicose, lactose e produção de bacteriocina de B.lactis através de processos fermentativos utilizando os meios de cultivo BSM, MRS e soro de leite (SL). Os microrganismos indicadores utilizados no teste de sensibilidade à bacteriocina produzida por B. lactis foram Lactobacillus sakei, Escherichia coli e Listeria monocytogenes. Considerando a cepa B. lactis uma espécie de bactéria aerotolerante, foi realizado, em meio de cultura BSM, estudo prévio avaliando o seu crescimento, com a variação da agitação (25, 50 e 100 rpm) e com tempo de cultivo de 30 h, a 37°C de temperatura. Os melhores resultados de crescimento celular (9,4 log UFC/mL) foram obtidos na agitação de 50 rpm. Determinada a melhor condição de agitação (50 rpm) e temperatura (37°C), foi realizado, em soro de leite, estudo de crescimento, acidificação e consumo de lactose, variando a concentração de sólidos totais dissolvidos (5, 10, 15, 20 e 25% p/v), para se estabelecer a concentração de soro de leite ideal para os estudos de suplementação. A maior quantidade de biomassa produzida, aliada à menor pós-acidificação, foi encontrada em soro de leite a 10% (p/v) de sólidos totais, no qual o microrganismo apresentou, ao final do cultivo (30 horas), contagem de 9,13 log UFC/mL e valor de pH 4,29, respectivamente. Também se verificou a influência dos meios de cultivo no crescimento e na produção de bacteriocina de B. lactis em agitador rotativo (shaker), que consistiu na análise comparativa do efeito da suplementação de 1% dos seguintes ingredientes: extrato de levedura (EL), inulina (I), L-cisteína (CI) e Tween 80 (T80). As melhores condições de cultivo encontradas para a maior produção de biomassa e bacteriocina foram obtidas no soro de leite, à concentração de 10% (p/v) suplementado com 1% de extrato de levedura (9,9 log UFC/mL e 200 UA/mL). Na etapa final do trabalho, estas condições foram testadas em fermentador de bancada, quando foi observado que o crescimento de Bifidobacterium lactis foi 10% maior em relação ao agitador rotativo. Quanto à atividade da bacteriocina produzida em fermentador de bancada, não houve diferença em relação ao agitador rotativo (200 UA/mL). Esta diferença no crescimento pode ser devido as melhores condições de anaerobiose oferecidas em fermentador de bancada, no qual houve a injeção de nitrogênio no meio de cultivo, sendo que, no agitador rotativo, a condição de anaerobiose foi gerada por um agente externo ao meio (uso de jarras de anaerobiose). Através do presente trabalho, pode-se concluir que a produção de bacteriocina por B. lactis é viável e apresenta resultados promissores quando utilizada a combinação soro de leite adicionado de extrato de levedura, o qual apresentou atividade antimicrobiana contra a cepa Listeria monocytogenes. A otimização do processo em fermentador de bancada demonstrou-se interessante quanto à produção de bacteriocina em nível industrial. / The objective was the production of bacteriocins by Bifidobacterium animalis subsp. lactis, comparing the synthetic culture medium BSM (Bifidus Selective Medium) and MRS (Man Rogosa and Sharpe) with the natural culture medium (whey). Initially, growth and post-acidification curves were determined, consumption of glucose, lactose and B. lactis bacteriocin production by fermentation processes using culture media BSM, MRS and milk whey (SL).The indicator organisms used in the test sensitivity to bacteriocin produced by B. lactis were Lactobacillus sakei, Escherichia coli and Listeria monocytogenes. Given the strain B. lactis one aerotolerant species of bacteria, it was conducted in culture medium BSM, a preliminary study assessing the growth, by varying the agitation (25, 50, and 100 rpm) with cultivation time of 30h at 37°C temperature. The best results of cell growth (9.4 log CFU / mL) were obtained at 50 rpm agitation. After the best condition of agitation (50 rpm) and temperature (37°C) determination, it was performed on whey, a study of growth, acidification and consumption of lactose, varying the concentration of total dissolved solids (5, 10, 15, 20 and 25% w/v), to settle the best concentration of whey for studies of supplementation. The highest amount of biomass produced, combined with the lowest post acidification was found in whey at 10% (w/v) of total solids, wherein the microorganism presented at the end of culture (30 hours) a counting of 9.13 log CFU/mL and pH 4.29, respectively. It was also verified the influence from the culture media on B. lactis growth and production of bacteriocin on a rotary shaker (shaker), which was the comparative analysis from the effect of supplementation by 1% of the following ingredients: yeast extract (EL), inulin (I), L-cysteine (IC) and Tween 80 (T80). The best growing conditions found for higher biomass and bacteriocin production were obtained from the whey concentration of 10% (w/v) supplemented with 1% yeast extract (9.9 log CFU/ml to 200 AU/mL). In the final stage of the work, these conditions were tested in bench fermentor, where it was observed that the growth of Bifidobacterium lactis was 10% higher than in the rotary shaker. Regarding the activity of bacteriocin produced in fermenter bench, there was no difference in the rotary shaker (200 AU / mL). This difference in growth may be due to the better anaerobic conditions offered in bench fermentor, which was the injection of nitrogen into the medium, and in a rotary shaker, the anaerobic condition was generated by an external agent to the medium (use of anaerobic jars). Through this study, it can be concluded that bacteriocin production by B. lactis is achievable and shows promising results when used the combination whey added yeast extract, which showed antimicrobial activity against the strain Listeria monocytogenes. The optimization process bench fermentor has been shown interesting as bacteriocin production at industrial level.

Aproximadamente 85% do leite utilizado para manufatura de queijos é descartado em forma soro, um subproduto com alto valor nutricional, que, embora seja usado na alimentação animal, como fertilizante e em suplementos alimentares, é considerado um poluente ambiental quando descartado em efluentes sem o devido tratamento. No Brasil, 40% do soro de leite produzido pelas indústrias de laticínios são descartados como efluentes sem tratamento adequado e, uma alternativa de melhor aproveitamento é a sua utilização como meio de cultivo alternativo para obtenção de micro-organismos e biomoléculas de interesse farmacêutico e industrial. Esporos de Bacillus atrophaeus são amplamente utilizados como bioindicadores para esterilização, e também são conhecidos por expressar biossurfactantes, que possuem potencial atividade antimicrobiana e anti-adesiva. Devido a sua importância e ampla aplicabilidade, estudos que viabilizem a obtenção deste micro-organismo e seus subprodutos devem ser melhor explorados. O objetivo deste trabalho foi avaliar a utilização de soro de leite como meio de cultivo para obtenção de esporos de B. atrophaeus e de biossurfactantes, como forma de reaproveitamento do que seria descartado. B. atrophaeus foi cultivado em meios contendo de 2,5g/L a 40 g/L de carboidratos expressos em soro de leite, a 37°C por 24 horas, 3 e 6 dias, em meios líquido (em água) e sólido (1% ágar). Foram determinados a biomasssa celular, a concentração de biossurfactantes e a resistência térmica dos esporos obtidos. Para o cultivo de 20g/L em meio líquido, a biomassa de 0,59 (± 0,24) g/L, expressou 30,0 (± 1,40) mg/L de biossurfactantes, o que corresponde a população de 4,8*108 esporos/mL e valor D = 2,73 min. Em meio sólido, em 20g/L, a biomassa de 0,65 (± 0,01) g/L, expressou 48,1 (± 2,84) mg/L de biossurfactantes, o que corresponde a população de 2,0*108 esporos/mL e valor D = 1,50 min, valor similar ao cultivo em PCA de no qual a biomassa de 1,22 (± 0,01) g/L, expressou 59,3 (± 0,4) mg/L de biossurfactantes, o que corresponde a população de 4,6*108 esporos/mL e valor D = 1,20 min. Os resultados demonstram a viabilidade do uso de soro de leite como meio para crescimento e esporulação de B. atrophaeus e biossurfactantes, podendo ser reaproveitado para obtenção de produtos de interesse farmacêutico e industrial. / Approximately 85% of the milk used to manufacture cheese is discarded as whey, a byproduct with high nutritional value, which, it is used in animal in feeding, fertilizer and in food supplements, whey is considered an environmental pollutant when discarded without proper treatment. In Brazil, 40% of the whey produced by dairy industries is discarded as effluent without the necessary treatment and, an alternative for its use is the utilization as an alternative culture media to obtain microorganisms and biomolecules of pharmaceutical and industrial interest. Spores of Bacillus atrophaeus are widely used as bioindicators for sterilization, and are also known for biosurfactant expression, which possess antimicrobial and anti-adhesive activity. Due to its importance and broad applicability, studies that enable the obtainment of this microorganism and its subproducts must be explored. The objective of this study was to evaluate the utilization of whey as culture media to obtain B. atrophaeus spores and biosurfactants, in a way to reuse what it would be discarded. B. atrophaeus was cultivated in medias containing 2.5 g/L to 40.0 g/l of carbohydrates expressed in whey, at 37ºC for 24 hours, 3 and 6 days, in medias reconstituted in liquid (water) and in solid state (1% agar). It was determined the biomass, biosurfactants concentration and thermal resistance of the obtained spores. For cultivation of 20.0 g/L in liquid state, the biomass was 0.59 (± 0.24) g/L, and it has expressed 30.0 (± 1.40) mg/L of biosurfactants, which corresponds a spore population of 4.8*108 spores/mL and D-value= 2.73 min. In 20.0 g/L at solid state, the biomass of 0.65 (± 0.01) g/L, expressed 48.1 (± 2.84) mg/L of biosurfactants, which corresponds to a spore population of 2.0*108 spores/mL and D-value= 1.50 min, similar value when cultivated in PCA which the biomass of 1.22 (± 0.01) g/L, expressed 59.3 (± 0.4) mg/L of biosurfactants, which corresponds to a spore population of 4.6*108 spores/mL and D-value = 1.20 min. The results have shown the viability of whey as culture media for growth and sporulation of B. atrophaeus and biosurfactants, which can be reused to obtain products of pharmaceutical and industrial interest.

As atividades mineiras apresentam grande importância econômica e social, porém acarretam diversos problemas ambientais, sendo um dos mais severos a Drenagem Ácida de Mina (DAM). A DAM provém da oxidação de minerais sulfetados, principalmente a pirita, que quando são expostos à água e oxigênio geram um efluente com elevada acidez, altos teores de sulfato e metais pesados. Os métodos químicos empregados para o tratamento da DAM apresentam elevado custo operacional, o que torna o tratamento biológico anaeróbio uma alternativa tecnicamente viável para seu tratamento. Esse processo consiste na redução de sulfato para sulfeto de hidrogênio, acarretando no aumento do pH e precipitação dos metais pesados. Para que essa redução ocorra as bactérias redutoras de sulfato (BRS), necessitam de uma fonte de carbono que pode ser substratos simples, como etanol e hidrogênio. Porém, compostos complexos podem ser hidrolisados e fermentados por outras bactérias antes de sua utilização. Um dos compostos com potencial para esse fim é o soro de leite. O soro de leite pode ser comercializado como alimento pra animais e fertilizantes, no entanto, parte desse subproduto se perde no efluente das indústrias de laticínios. No presente estudo foi utilizado um reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) para tratamento da DAM utilizando soro de leite como fonte de carbono, simulando um efluente real. Operando em um total de 300 dias, a relação DQO/SO42- e o TDH empregados foram de 1,0 e 24 horas, respectivamente. O reator operou por 139 dias com a condição inicial de operação para concentração de 500 mg.l-1 de sulfato e DQO, sendo obtida eficiência média de remoção de DQO de (84±7) % e de sulfato de (38±14) %. Na segunda fase de operação, que ocorreu ao longo de 91 dias, as concentrações foram aumentadas para 1000 mg.l-1, sendo os resultados obtidos de (74±5) % de remoção de DQO e (74±9) % de sulfato. Com um novo aumento da concentração, a eficiência do sistema diminuiu, na nova condição 1500 mg.l-1 de sulfato e DQO foram inseridos no sistema, sendo operada ao longo de 53 dias foi obtido uma eficiência de remoção de (68±4) % e (63±7) % de DQO e sulfato, respectivamente. O aumento das concentrações de DQO e SO42- proporcionou melhores taxas de remoção, de acordo com o ajuste cinético, de ambos os compostos. Com adição dos metais, 100 mg.l-1 de Fe2+; 20 mg.l-1 de Zn2+; 5 mg.l-1 de Cu2+, o reator voltou a responder positivamente, essa condição foi operada por 15 dias, e atingiu-se (79±7) % e (71±2) % de remoção de DQO e sulfato, respectivamente, com remoção de Fe, Cu e Zn de 99%. / Mining activities have great economic and social importance, but lead to many environmental problems, one of the most severe the Acid Mine Drainage (AMD). The AMD comes from the oxidation of sulphide minerals, particularly pyrite, which when exposed to water and oxygen generate an effluent with high acidity, high sulfate levels and heavy metals. The chemical methods employed for the treatment of AMD have high operational costs, which makes the anaerobic biological treatment an alternative technically feasible of treatment. This process consists of sulfate reduction to hydrogen sulphide, resulting in an increase of pH and precipitation of heavy metals. For this occurs the reduced sulfate reducing bacteria (SRB), require a carbon source which may be simple substrates, such as ethanol and hydrogen. However, complex compounds can be hydrolyzed and fermented by other bacteria before their use. One of the compounds with potential for this purpose is the cheese whey. The cheese whey can be marketed as food for animals and fertilizers, however, part of this by-product is lost in the effluent from the dairy industries. In the present study, an UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) was used for the treatment of AMD using cheese whey as carbon source, simulating a real effluent. Operating in a total of 300 days, the ratio COD/SO42- and HRT applied were 1 and 24 hours, respectively. The reactor operated by 139 days with the initial operating condition for concentration of 500 mg.l-1 sulfate and COD, being obtained average efficiency of COD removal (84±7) % and sulfate removal (38±14) %. In the second phase of operation, which occurred over 91 days, the concentrations were increased to 1000 mg.l-1, and the results were (74±5) % of COD and (9 ± 74) % of sulfate removal. A further increase in concentration, decreased system efficiency, in new condition 1500 mg l-1 sulfate and COD were entered into the system, being operated over 53 days. It was obtained a removal efficiency of (68±4) % and (63±7)% of COD and sulfate, respectively. The increase in COD and SO42- concentrations gave better removal rates, according to the kinetic adjustment, of both compounds. With addition of the metals, Fe2+ 100 mg.l-1; 20 mg.l-1 Zn2+; 5 mg.l-1 Cu2+, the reactor answered positively. This condition was run for 15 days and was reached (79±7)% and (71±2)% removal of COD and sulfate respectively, with Fe removal, Cu and Zn of about 99%.

A drenagem ácida de minas (DAM) constitui sério problema ambiental principalmente em áreas de mineração. O soro de leite, efluente das indústrias de laticínios, também gera danos ao meio ambiente por apresentar alta concentração de matéria orgânica, e é de interesse desses centros produtores que este receba uma destinação correta e de baixo custo. Uma alternativa para ambos os problemas pode ser o tratamento anaeróbio da DAM, utilizando bactérias redutoras de sulfato e o efluente da indústria de laticínios como doador de elétrons para o processo. A proposta deste estudo foi a utilização de um reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket, em português reator de manta de lodo de fluxo ascendente) para tratamento anaeróbio da DAM. Este reator foi inoculado com consórcio microbiano contendo bactérias redutoras de sulfato (BRS) e alimentado também com soro de leite em pó como fonte de carbono do processo. Foram variados o tempo de detenção hidráulica (TDH), relação DQO/SO42- e concentração inicial de ferro com objetivo de avaliar os efeitos causados por estes parâmetros no desempenho do sistema como um todo. Foram estudadas quatro fases de operação, com a primeira fase apresentando TDH de 16 horas, relação DQO/SO42- de 1,0 e concentração inicial de ferro de 100 mg/l; a segunda fase apresentando TDH de 16 horas, relação DQO/SO42- de 0,8 e concentração inicial de ferro de 100 mg/l; a terceira fase com TDH de 24 horas, relação DQO/SO42- de 0,8 e concentração inicial de ferro de 100 mg/l; e, finalmente, a quarta fase de operação com TDH de 24 horas, relação DQO/SO42- de 0,8 e concentração inicial de ferro de 200 mg/l. O estudo revelou que a relação DQO/SO42- de 0,8 juntamente com o TDH de 16 horas não foram favoráveis à ação das BRS, levando à redução da remoção de sulfato e que o aumento da concentração inicial de ferro no sistema se mostrou favorável ao processo, aumentando o pH efluente e também melhorando a remoção de sulfato do meio. Os melhores resultados foram obtidosna fase I, que resultou em uma média de remoção de sulfato de (70,00 ± 7,96)% e remoção de DQO de (80,83± 7,27)%. Os melhores valores obtidos para a remoção de metais ocorreramna fase II, com (93,14± 3,49)% de remoção de cobre, (50,77± 2,75)%de remoção de zinco e a remoção de ferro se manteve acima de 99% durante todo o período de operação do reator. Mesmo com a reação positiva que o sistema apresentou durante a sua última fase de operação, fase IV, acredita-se que o tempo de operação da fase ou até mesmo o longo tempo de operação do reator (920 dias), tenham sido fatores decisivos para que o sistema não apresentasse os melhores resultados na última fase de operação. / Acid mine drainage (AMD) is a serious environmental issue especially in mining areas. This wastewater generally consists of heavy metals and toxic compounds that can pollute soils and water streams, causing damage to the fauna, flora and to people’s health. The whey, effluent of dairy industries, also generates damage to the environment due to its high organic matter concentration and it is in the interest of these productive centers that they have a correct and low cost destination. An alternative for both problems can be the anaerobic treatment of the AMD, using sulphate reducing bacteria and the dairy industries wastewater as an electron donor for the process, since AMD is a wastewater deficient in carbon source. This study proposes the utilization of an UASB reactor (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) for the treatment of AMD. This reactor was inoculated with an microbial consortium containing sulphate reducing bacteria (SRB) and fed also with powder whey as carbon source in the process. It was evaluated the hydraulic retention time (HRT), COD/SO42-ratio and initial iron concentration, aiming evaluate the effects of these parameters in the efficiency of the system as a whole. It were studied four phases of operation, with the first one presenting HRT of 16 hours, COD/SO42-ratio of 1,0 and initial iron concentration of 100 mg/l; the second phase presenting HRT of 16 hours, COD/SO42-ratio of 0,8 and initial iron concentration of 100 mg/l; the third phase with HRT of 24 hours, COD/SO42-ratio of 0,8 and initial iron concentration of 100 mg/l; and, finally, the fourth phase of operation with HRT of 24 hours, COD/SO42-ratio of 0,8 and initial iron concentration of 200 mg/l. Thus, this study shows that the COD/SO42-of 0,8 with the HRT of 16 hours weren’t favorable to the SRB action, which resulted in a reduction in the sulphate removal, and also, the increase in the initial iron concentration in the system showed a favorable response in the process, increasing effluent pH and also improving the sulphate reduction in the system. The phase with better results was phase I, which presented an average sulphate removal of (70,00 ± 7,96)% and average COD removal of (80,83± 7,27)%. The best results for metals removal were obtained in phase II, with (93,14± 3,49)%of copper removal, (50,77± 2,75)%of zinc removal and the iron removal was kept above 99% during all reactor’s operation. Even with the positive reaction that the system presented during its last operation phase, phase IV, is believed that the duration of the operation phase or even the long operation time of the reactor, 920 days, were decisive factors so the system did not present the best results in the last operation phase.

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:38:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vanessa Leifeld.pdf: 1617841 bytes, checksum: eaae3b7aef3fac2ed270a2b426e2b844 (MD5) Previous issue date: 2014-02-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Whey is the precipitation (acid or enzymatic) remaining liquid by removal of casein and milk fat during cheese making, considered a byproduct of dairy products, due to its composition of lactose, protein and fat. From 100 kg of milk used as original material for cheeses, are generated 80-90 kg of whey. Conventional wastewater treatments are not sufficient to reduce their pollution potential, and is relevant research of alternative methods to reduce the organic load of waste. Therefore, this study consisted by application of techniques of protein precipitation aiming to reduce the contaminating potential of whey. At first, different types of cheese whey were analyzed for pH, titratable acidity, total solids, moisture, ash, density, relative viscosity, fat and lactose. Colonial Fresh, Reblochon, Plate and Minas Frescal cheese whey were evaluated, compared with literature data and it was observed that samples did not differ from reported values for these parameters. Environmental assessments were also performed on samples in terms of COD, BOD, total nitrogen, total phosphorus and toxic metal species (Cd and Pb). COD, BOD, nitrogen and Pb were much higher when compared with other milk serum, confirming that variation in the quality of the raw material (milk) and type of cheese produced interfere with the pollution potential of waste. Whey showed to be a complex sample; when assessing their protein content, several of its components have led to interference in traditional dosing methods such as Biuret, Bradford and Lowry. Knowing the average protein concentration of samples, we opted for whey sample from Reblochon cheese pasteurized (higher protein, about 4 mg mL-1) for test protein separation by coacervation with CMC, ATPS system (PEG + (NH4)2SO4), acetone precipitation (9:1), 10% TCA and ammonium sulphate (saturation 10, 15, 20 and 30%). The efficiency of precipitation was monitored in terms of concentration and/or separation of proteins, decreased pollution potential (estimated by COD) and its effect on lactose. There was a proportional relationship of COD and lactose only for treatments with CMC and PEG. Precipitation with acetone and TCA were not good treatments because they showed denaturing effect on whey proteins, provinding no operational or economic advantages when it assumes large-scale application. Treatment with CMC and (NH4)2SO4 achieved better results, both in the ability to selectively precipitate whey protein fractions such as the COD decreased of effluent. Therefore, coacervation and precipitation by saturation with (NH4)2SO4 applies to processing of whey when there is an interest in enhancing the residue (by reusing obtained protein fractions), with concomitant reduction potential contaminant. / Soro de leite é o líquido remanescente da precipitação (ácida ou enzimática), remoção da caseína e gordura do leite durante a fabricação de queijos, considerado um subproduto dos laticínios, devido sua composição em lactose, proteínas e gordura. Estima-se que de 100 kg de leite originais utilizados como matéria-prima para os queijos, são gerados 80-90 kg de soro. Tratamentos convencionais de efluentes não são suficientes para diminuir seu potencial poluidor, sendo pertinente a investigação de métodos alternativos para redução da carga orgânica do rejeito. Portanto, este trabalho consistiu da aplicação de técnicas de precipitação de proteínas visando a diminuição do potencial contaminante do soro de leite. Inicialmente, diferentes tipos de soro de queijo foram caracterizados quanto a pH, acidez titulável, sólidos totais, umidade, cinzas, densidade, viscosidade relativa, gordura e lactose. Soros de queijo Colonial Fresco, Reblochon, Prato e Minas Frescal foram avaliados e, comparando-se com dados da literatura, observou-se que as amostras não diferiram dos valores relatados para estes parâmetros. Avaliações ambientais também foram realizadas nas amostras, em termos de DQO, DBO, nitrogênio total, fósforo total e espécies metálicas tóxicas (Pb e Cd). DQO, DBO, nitrogênio e Pb foram muito superiores quando comparados com outros soros de leite, corroborando que a variação da qualidade da matéria prima (o leite) e o tipo de queijo produzido interferem no potencial poluente do rejeito. O soro de leite demonstrou ser uma amostra complexa pois, ao avaliar-se seu teor de proteínas, vários dos seus componentes levaram a interferência em métodos tradicionais de dosagem, como Biureto, Lowry e Bradford. Conhecendo-se a concentração média de proteínas das amostras, optou-se pela amostra de soro de queijo Reblochon pasteurizado (maior teor proteico, cerca de 4 mg mL-1) para realização de ensaios de separação de proteínas por coacervação com CMC, sistema ATPS (PEG + (NH4)2SO4), precipitação com acetona (9:1), TCA 10% e sulfato de amônio (saturações de 10, 15, 20 e 30%). Acompanhou-se a eficiência das precipitações em termos de concentração e/ou separação das proteínas, diminuição do potencial poluente (estimada pela DQO) e seu efeito sobre a lactose. Houve relação de proporcionalidade de DQO e lactose apenas para os tratamentos com CMC e PEG. Precipitações com acetona e TCA não foram bons tratamentos, pois apresentaram efeito desnaturante sobre as proteínas do soro, não oferecendo vantagens operacionais ou econômicas quando se supõe aplicação em larga escala. Os tratamentos com CMC e (NH4)2SO4 atingiram os melhores resultados, tanto na capacidade de seletivamente precipitar as diferentes frações proteicas do soro, como diminuíram a DQO do efluente. Portanto, a coacervação e a precipitação por saturação com (NH4)2SO4 são aplicáveis ao tratamento do soro de leite quando há interesse em valorizar o resíduo (pela reutilização das frações proteicas obtidas), com a redução concomitante do potencial contaminante.

O soro de leite é o coproduto da produção de queijos e contém proteínas com excelentes propriedades nutricionais e tecnológicas. Dentre essas proteínas, as majoritárias são a β-lactoglobulina (BLG) e a α-lactalbumina (ALA). Embora o soro do leite já seja aproveitado pelas indústrias para a produção de isolados e concentrados proteicos, esses produtos consistem em uma mistura de diversas proteínas e atualmente há um grande interesse em realizar o seu fracionamento a fim de aproveitar melhor as suas propriedades individuais. Entretanto, fracionar essas proteínas é um grande desafio devido às suas massas molares próximas, e uma combinação de diferentes abordagens baseadas nas suas características se torna necessária para possibilitar uma boa separação. A ALA apresenta uma capacidade de formar agregados proteicos em meio ácido e ausência de cálcio, sendo uma estratégia interessante para combinar com processos de separação por membranas. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi realizar o fracionamento da BLG e da ALA a partir da agregação proteica combinada com processos de separação por membranas. O ajuste do pH para 4 e adição de citrato de sódio como agente complexante do íon cálcio possibilitou a formação de agregados proteicos da solução de isolado proteico do soro de leite 6 %, porém ao determinar a pressão de operação dessa solução utilizando membranas cerâmicas de microfiltração (MF) de 0,8 e 0,05 μm para reter os agregados proteicos, o fluxo de permeado foi baixo. O mesmo procedimento foi utilizado para a solução de soro do leite em pó 6 % e membrana de 0,8 μm, resultando, também, em um fluxo de permeado baixo durante a determinação da pressão de operação. Ao combinar a centrifugação com a ultrafiltração (UF), o sobrenadante, contendo a fração que não formou agregados proteicos, apresentou maiores fluxos de permeado em pH 7 e 10, e baixos fluxos em pH 3 e 4. A purificação do sobrenadante em pH 10 com membrana cerâmica de 5 kDa apresentou fluxo de permeado elevado e, quando a diafiltração foi realizada, o fluxo de permeado apresentou um comportamento ascendente e menor tendência ao fouling, variando entre 56,5 e 64,6 %. O sedimentado ressolubilizado em pH 10 também apresentou um fluxo de permeado elevado, porém com comportamento mais estável durante a diafiltração, e tendência ao fouling entre 81,4 e 84,6 %. Contudo, a agregação proteica precisa ser mais bem avaliada para separar as proteínas, bem como a retenção da membrana de 5 kDa, x a qual permitiu a passagem de parte das proteínas tanto do sobrenadante como do sedimentado ressolubilizado, sendo, ainda, verificado um pH mais elevado nos concentrados do que nos permeados e livre passagem dos demais íons mediante análise de condutividade elétrica. Os resultados demonstraram que o ajuste do pH para 10 possibilitou melhorar a performance do fluxo de permeado, provavelmente devido à menor interação proteína-proteína e proteína-membrana, além de ser uma estratégia interessante para minimizar os fatores limitantes em processos de separação por membranas. / Whey is the co-product of cheese production and contains proteins with excellent nutritional and technological properties. Among these proteins, β-lactoglobulin (BLG) and α-lactalbumin (ALA) are the main ones. Although whey is already used by industries to produce protein isolates and concentrates, these products consist of a mixture of several proteins and currently there is a great interest in their fractionation in order to take better advantage of their individual properties. However, fractionating whey proteins is a great challenge because of their similar molecular weight. Due to this, a combination of different approaches based on characteristics of each of these proteins becomes necessary to enable a good separation. ALA has the ability to form protein aggregates in an acidic media and absence of calcium, providing an interesting condition to combine with membrane separation processes. In view of this, the aim of this work was to fractionate BLG and ALA using a combination of protein aggregation procedure and membrane separation processes. Adjustment of pH to 4 and addition of sodium citrate as complexing agent of calcium ion allowed the formation of protein aggregates in whey protein isolate solution, but when microfiltration was carried out with ceramic membranes of 0.8 and 0.05 μm to retain the protein aggregates formed, permeate flux was low during the determination of the operating pressure of the process. The same procedure was used with whey powder solution and 0.8 μm membrane, also resulting in a low permeate flux when determining the operating pressure. By combining centrifugation with ultrafiltration, the supernatant containing the fraction that did not form protein aggregates showed higher permeate flux at pH 7 and 10, and lower permeate flux at pH 3 and 4. Purification of the supernatant at pH 10 with 5 kDa ceramic membrane showed high permeate flux and, when the diafiltration was performed, the permeate flux presented an upward behavior and lower fouling tendency, varying between 56.5 and 64.6 %. The resolubilized sediment at pH 10 also showed a higher permeate flux, but with a more stable behavior during diafiltration and fouling tendency between 81.4 and 84.6 %. Nevertheless, protein aggregation procedure needs to be better evaluated to separate the proteins as well as the retention of the 5 kDa membrane, which allowed passage of part of the proteins of the supernatant and the resolubilized sediment solutions and showed a higher pH in the xii concentrates than in the final permeate and free passage of the other ions evaluated by electrical conductivity analysis. The results showed that adjusting the pH to 10 allowed to improve the perfomance of permeate flux, probably due to the lower protein-protein and protein-membrane interactions, besides being an interesting strategy to minimize the limiting factors in PSM.

Resumo: Foi realizado ensaio em casa de vegetação em que foram avaliados os efeitos de cinco doses de soro ácido de leite na produção de matéria seca e quantidade de nutrientes extraída por Panicum maximum Jacq. cv. Tanzânia. Amostras de um Argissolo foram coletadas nas profundidades de 0 a 20; 20 a 40 e 40 a 60 cm e colocadas em colunas de PVC compostas por três anéis correspondentes a cada camada. As doses de soro foram definidas com base na sua concentração de potássio, de modo a adicionar ao solo 0; 75; 150; 225 e 300 kg/ha de K2O em cada aplicação, uma após a semeadura, uma após o primeiro e uma após o segundo corte do capim. O ensaio foi conduzido em delineamento inteiramente ao acaso, por 112 dias, e, ao final, as colunas foram desmontadas e o solo foi amostrado para análise. Com a aplicação de soro, houve aumento da produção de matéria seca, com a produção máxima teórica total dos três cortes ocorrendo com a aplicação acumulada de 390 m3/ha. A aplicação de soro aumentou a quantidade absorvida de K, P e Ca. O teor de K no solo aumentou significativamente com as doses de soro. / Abstract: A greenhouse experiment was carried out to evaluate the effects of five whey doses on dry matter production and nutrient uptake by Panicum maximum Jacq. cv. Tanzânia. Samples of a sandy soil were collected in 0-20 cm, 20-40 cm, and 40-60 cm layers and were used to fill PVC columns with three rings with 20 cm height, obeying the collecting depth. The doses of whey were based on its K content and 0; 75; 150; 225, and 300 kg/ha K2O were added in each application, being the first one applied after sowing, the second after the first cut and the third after the second cut. It was used a completely randomized design with five replications. The grass was cultivated in the columns for 112 days and at the end of the experiment the rings of the columns were separated and the soil was sampled. The dry matter production increased with whey application and considering the three cuts the maximum theoretical production was obtained with the cumulative application of 390 m3/ha. The K, P, and Ca uptake by the grass and soil K increased with whey application. / Orientador: Manoel Evaristo Ferreira / Coorientador: Mara Cristina Pessôa da Cruz / Banca: Luis Roberto de Andrade Rodrigues / Banca: Dirceu Maximino Fernandes / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-01-22Bitstream added on 2014-06-13T18:41:40Z : No. of bitstreams: 1 barbosa_oa_dr_arafcf.pdf: 2189639 bytes, checksum: 802d62d6e97402bb210b732010f065f8 (MD5) / O soro proveniente da fabricação de queijo tem sido utilizado para fins diversos, sendo uma importante fonte proteica de baixo custo apresentando alta percentagem de aminoácidos essenciais. Nesse contexto, a hidrólise de suas proteínas melhora a biodisponibilidade e permite que peptídeos bioativos formados sejam absorvidos. O objetivo desse estudo foi verificar a biodisponibilidade in vitro das proteínas do soro de queijo e seus hidrolisados com diferentes teores de hidrólise e o efeito da suplementação da dieta de ratos wistar adultos com esses hidrolisados. As soroproteínas foram submetidas a tratamento com as proteases pepsina, quimotripsina, carboxipeptidase-A e tripsina em pH e temperatura específicos, produzindo suplementos com médio (MTH) e alto (ATH) teor de hidrólise. A biodisponibilidade dos hidrolisados foi analisada por meio da simulação da digestão gástrica e duodenal. Os peptídeos e aminoácidos foram analisados por CLAE e o perfil proteico por SDS-PAGE. O perfil sérico, cálcio ósseo e a proteína muscular dos animais foram avaliados após suplementação com proteínas integrais e hidrolisados de alto e médio teor por um período de 43 dias. A biodisponibilidade de aminoácidos foi maior nos hidrolisados MTH e ATH após a simulação da digestão gastrointestinal, indicando que a hidrólise das soroproteínas pode aumentar a absorção destes compostos. O perfil sérico dos ratos apresentou alterações significativas principalmente em relação à glicemia após suplementação da dieta, sendo que os animais que receberam o suplemento MTH apresentaram uma grande redução nesse parâmetro e também excelente resultado em relação ao HDL, cálcio sérico e massa muscular. Embora de forma menos expressiva, os animais... / The whey from cheese production has been used for various purposes and it is an important low cost protein source with high proportion of essential amino acids. In this context, the hydrolysis of its proteins improves the bioavailability and allows the absorption of bioactive peptides formed. The aim of this research was to determine the in vitro bioavailability of whey proteins and their hydrolysates with different hydrolysis levels and the effect of supplementing the diet of adult Wistar rats with these hydrolysates. Whey proteins were subjected to treatment with proteases pepsin, trypsin, chymotrypsin, and carboxypeptidase A in specific pH and temperature, producing supplements with medium (MTH) and high (ATH) content of hydrolysis. The hydrolysates bioavailability was analyzed by simulating the gastric and duodenal digestion. Peptides and amino acids were analyzed by HPLC and protein profile by SDS-PAGE. The animals serum profile, bone calcium and muscle protein were evaluated after supplementation with integral proteins, high and medium hydrolyzed levels over a period of 43 days. The amino acid bioavailability was greater in hydrolysates MTH and ATH after simulating gastrointestinal digestion, indicating that the hydrolysis of whey proteins may increase the absorption of these compounds. The serum profile of the rats showed significant changes mainly related to glucose after dietary supplementation, and the animals that received the MTH supplement showed a large reduction in this parameter and also excellent results compared to HDL, serum calcium and muscle mass. The animals that received the ATH supplement showed satisfactory results for serum phosphorus and total protein. Thus, MTH supplement showed better results in terms of bioavailability and when used how supplement, and its excellent performance with respect... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Vanildo Luiz Del Bianchi / Banca: Claudia Dorta / Banca: Crispin Humberto Garcia Cruz / Resumo: O soro de leite é um subproduto de elevado valor nutricional, composto principalmente por lactose e proteínas. Representa uma fonte rica de nutrientes, podendo ser utilizado em diversos processos fermentativos, porém quando descartado de maneira incorreta pode gerar sérios problemas ao meio ambiente devido a sua elevada carga orgânica. Desta maneira, o objetivo do trabalho foi avaliar a produção de etanol e redução da matéria orgânica por Kluyveromyces marxianus 229 em meios compostos por soro de leite. Os meios foram fermentados por 48 horas em condições aeróbias e anaeróbias em diferentes concentrações de soro de leite (100%, 80%, 50% e 25%) e inoculo inicial (5%,10%,15% e 20%). Em intervalos de 6 horas alíquotas dos meios fermentativos foram retiradas para realizar análise de etanol, carboidratos, proteínas, e demanda química de oxigênio (DQO). A maior produção de etanol ocorreu nos meios compostos por maiores concentração de nutrientes (MSL1), e com 10% de inoculo inicial, chegando a produzir 18,70 g/L de etanol em 10 horas de fermentação e 17,20 g/L de etanol em 18 horas de fermentação em condições aeróbias e anaeróbias respectivamente. Porém, em termos de rendimento etanólico teórico, os meios que apresentaram 50% de soro de leite (MSL3), foram os que obtiveram melhores resultados, chegando a um rendimento de 71,80% em aerobiose e 68,11% em anaerobiose . Em relação à produção e produtividade celular, os meios MSL1 com 15% de inoculo foram os que obtiveram resultados mais satisfatório, com 6,45 g/L e 0,53 g/L.h respectivamente em aerobiose e 5,44 g/L e 0,22 g/L.h respectivamente em anaerobiose. A levedura K. marxianus 229 apresentou melhores resultados quanto a redução da DQO nos meios de menor concentração de nutrientes (MSL4), chegando a reduzir até 94,26% e 83,28%... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Whey, a by-product with high nutritional value, mainly composed by lactose and proteins, represents a rich source of nutrients that can be used in different fermentation processes. However, when it's incorrectly disposed, can cause, however when it's incorrectly disposed it can cause serious problems to the environment due its high organic load. Thus, the aim of this study was to evaluate the ethanol production and the organic matter reduction by Kluyveromyces marxianus 229 in a media composed of whey. The media was fermented for 48 hours under aerobic and anaerobic conditions at different concentrations of whey (100%, 80%, 50% and 25%) and initial inoculums (5%, 10%, 15% and 20%). Aliquots of fermentation media were taken every 6 hours to perform analysis of ethanol, carbohydrates, proteins and chemical oxygen demand (COD). Ethanol production was higher in media containing higher nutrients concentration (MSL1) and 10% of initial inoculums, reaching 18.70g/L of ethanol after 10 hours and 17.20g/L after 18 hours of fermentation under aerobic and anaerobic conditions, respectively; though in terms of theoretical ethanol yield, the media containing 50% of whey (MSL3) obtained better results, reaching a yield of 71.80% under aerobic condition and 68.11% under anaerobic condition. Regarding the cellular production and productivity, the media MSL1 containing 15% of inoculum obtained more satisfactory results, presenting 6.45g/L and 0.53 g/L.h respectively under aerobic condition and 5.44g/L and 0.22 g/L.h respectively under anaerobic condition. The yeast K. marxianus 229 showed better results for the COD reduction in the media with lower nutrients concentration (MSL4), reducing to 94.26% and 83.28% after 48 hours of aerobic and anaerobic fermentation respectively. These results... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-08-01T15:49:27Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Henrique.pdf: 821432 bytes, checksum: da1c78c06b0053954ac1e3e88f7a5fe6 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-01T15:49:27Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Henrique.pdf: 821432 bytes, checksum: da1c78c06b0053954ac1e3e88f7a5fe6 (MD5) Previous issue date: 2007 / With the objective to evaluate the influence of the stockage time on the presence of CMP (caseinmacropeptide) in raw milk the raw material after reception for the dairy industrie was cooled, 4 °C, and stored in 20.000 L isothermal horizontal tank. The tank remained sealed up during the 72 hours of stockage and in this period the access to this only for collection of samples with intention was allowed to carry through analyses physicist- chemistries, microbiological (counting psychrotrophics aerobic) and of chromatography in HPLC (for whey detention). After the stockage for 72 hours raw milk was destined to the manufacture of Prato cheese. The Prato cheese was submitted the analyses of humidity, chloride and pH, sensorial income and for the quantitative descriptive analysis. One evidenced that the time of stockage of 72 hours is enough for the indication of false positive of whey presence. To long of the storage time the growth of the counting of psychrotrophics, - 6,29 x 105 1,99 x 105 the whey since these microrganismos are the responsible ones for proteolysis of κ-casein. Proteolysis promoted by psychrotrophics is preoccupying for the dairy industry since it can indicate false positive of fraudulent addition of whey to raw milk besides having an inadequate raw material for production of milky derivatives. The analyses physicist- chemistries and of cheese income Prato show that the cooled raw milk use in the production of related queijo did not modify the quality standards, identity and of market of such product. The quantitative descriptive analysis showed that samples that samples of produced Prato cheese with raw milk cooled storaged by 72 hours can negative influence in the attributes flavor bitter taste and elasticity for proteolysis of the casein. UFC/mL, is correlated estatistically with the evolution of the text of / Com o objetivo de avaliar a influência do tempo de estocagem sobre a presença de CMP (caseinomacropeptídeo) em leite cru, a matéria-prima após recepção pelo laticínios foi refrigerada e armazenada em tanque horizontal isotérmico de 20.000 L. O tanque permaneceu lacrado durante as 72 horas de estocagem e neste período permitiu-se o acesso a este apenas para coleta de amostras com intuito de realizar análises físico-químicas, microbiológicas (contagem psicrotróficos aeróbios) e de cromatografia em HPLC (para detecção de soro). Após a estocagem por 72 horas o leite cru foi destinado à fabricação de queijo Prato. O queijo Prato foi submetido a análises de umidade, cloreto e pH, rendimento e sensorial pela análise descritiva quantitativa. Constatou-se que o tempo de estocagem é suficiente para a indicação de falso positivo de presença de soro, pela quantificação de CMP, na matéria-prima. Ao longo do tempo de armazenamento o crescimento da contagem de psicrotróficos aeróbias, de 2,0 x até 6,5 x 105 UFC/mL, está correlacionada estatisticamente com a evolução do teor do soro já que estes microrganismos são os responsáveis pela proteólise da κ –caseína e posterior liberação de CMP. A proteólise promovida por psicrotróficos é preocupante para a indústria láctea já que pode indicar falso positivo de adição fraudulenta de soro ao leite cru além de ter uma matéria-prima inadequada para produção de derivados lácteos. As análises físico- químicas e de rendimento de queijo Prato mostram que a utilização de leite cru refrigerado na produção do referido queijo não alterou os padrões de qualidade, identidade e de mercado de tal produto. A análise descritiva quantitativa mostrou queijo Prato produzido com leite cru refrigerado estocado por 72 horas influenciou negativamente nos atributos sabor amargo e elasticidade pela proteólise da caseína.