Dependence on foreign oil remains a serious issue for the U.S. economy. Additionally, automobile emissions related to petroleum-based, fossil fuel has been cited as one source of environmental problems, such as global warming and reduced air quality. Using agricultural and forest biomass as a source for the biofuel ethanol industry, provides a partial solution by displacing some fossil fuels. However, the use of high cost enzymes as an input is a significant limitation for ethanol production.Economic analyses of cellulase enzyme production costs using solid state cultivation (SSC) are performed and compared to the traditional submerged fermentation (SmF) method. Results from this study indicate that the unit costs for the cellulase enzyme production are $15.67 per kilogram ($/kg) and $40.36/kg, for the SSC and SmF methods, respectively, while the market price for the cellulase enzyme is $36.00/kg. Profitability analysis and sensitivity analysis also provide positive results.Since these results indicate that the SSC method is economical, ethanol production costs may be reduced, with the potential to make ethanol a viable supplemental fuel source in light of current political, economic and environmental issues.

Submitted by RAYZA MORGANNA FARIAS CAVALCANTI null (rayzaaires@hotmail.com) on 2017-05-12T13:58:30Z No. of bitstreams: 1 Rayza Morganna Farias Cavalcanti - Dissertação.pdf: 2306411 bytes, checksum: 60982615938f2943b9d769d2c7cc2ae6 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-05-12T14:31:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 cavalcanti_rmf_me_araiq.pdf: 2306411 bytes, checksum: 60982615938f2943b9d769d2c7cc2ae6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-12T14:31:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 cavalcanti_rmf_me_araiq.pdf: 2306411 bytes, checksum: 60982615938f2943b9d769d2c7cc2ae6 (MD5) Previous issue date: 2017-04-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O Bioma Caatinga, caracterizado por apresentar condições extremas de habitat, é fonte de novas espécies, como microrganismos endofíticos, com potencial para síntese de compostos bioativos. Esses microrganismos são responsáveis por produzir uma série de metabólitos de interesse biotecnológico como, por exemplo, enzimas. Entretanto, a tanase, enzima que hidrolisa ésteres e ligações laterais de taninos hidrolisáveis, produzindo glicose e ácido gálico ou ácido elágico, ainda é pouco explorada quanto à produção por microrganismos endofíticos. Essas enzimas são de grande interesse biotecnológico para aplicações em indústrias alimentícias, químicas, de bebidas e farmacêuticas. Diante disto, este estudo visou à prospecção de tanases produzidas por fungos endofíticos associados às plantas ricas em taninos encontradas no Bioma Caatinga. A partir das cascas das plantas angico (Anadenanthera colubrina Vell.), aroeira (Myracrodruon urundeuva Allemao), baraúna (Schinopsis brasiliensis Engl.), cajueiro (Anacardium occidentale L.) e catingueira (Caesalpinia pyramidalis Tul), coletadas no estado da Paraíba, foi possível isolar 16 fungos endofíticos para seleção dos produtores de tanase. Dentre os isolados, as espécies Aspergillus niger ANG18 e Aspergillus fumigatus CAS21 apresentaram maior produção de tanase. No processo de otimização em Fermentação Submersa (FSbm) A. niger ANG18 apresentou maior nível enzimático quando cultivado em meio Khanna, com 2% de ácido tânico, por 24 horas, a 37ºC e 120 rpm, enquanto que A. fumigatus CAS21 os maiores níveis foram atingidos quando cultivado em meio mineral, adicionado de peptona, 2% de ácido tânico, por 24 horas, a 37ºC e 120 rpm. Em Fermentação em Estado Sólido (FES), A. niger ANG18, cultivado em folhas de eucalipto, umidificado com sais de Khanna (1:1) por 96 horas a 37ºC, apresentou maior produção de tanase quando comparado a A. fumigatus CAS21. Contudo, A fumigatus CAS21 apresentou a maior produção da enzima de interesse em FSbm, a qual foi purificada 4,9 vezes com taxa de recuperação de 10,2%, e caracterizada bioquimicamente. A tanase de A. fumigatus CAS21 tem massa molecular nativa de 60,34 kDa, com 39,1% de conteúdo de carboidratos. Apresentou temperatura ótima de atividade no intervalo de 30 a 40ºC e tempo de meia vida (t50) de 120 minutos e 90 minutos a 30ºC e 45ºC, respectivamente. O valor de pH ótimo aparente de atividade foi 5,0, mantendo-se ativa quando incubada no pH 5,0-6,0 por 24 horas. A atividade enzimática foi aumentada na presença ureia, e inibida na presença de íons de ferro e concentrações de ácido gálico acima de 5mM. Os parâmetros cinéticos foram analisados e a enzima mostrou maior afinidade pelo substrato propil galato (Km = 3,61 mM) quando comparado ao ácido tânico (Km = 6,38 mM) e ao metil galato (Km = 6,28 mM). Contudo, a maior eficiência catalítica foi obtida para o substrato ácido tânico. A aplicação do extrato bruto para tratamento de efluentes de curtume do couro de bode reduziu em 89% o teor de taninos presentes após 2 horas de incubação. Deste modo, o fungo endofítico A. fumigatus CAS21 isolado de planta da Caatinga mostrou-se como um interessante produtor de tanase com propriedades importantes para aplicação industrial. / Caatinga Biome is characterized by extreme habitat conditions and presents source of new species like endophytic microorganisms with potential bioactive compounds synthesis. These microorganisms are responsible to produce metabolites with biotechnological interest, such as enzymes. However, tannase, an enzyme that promote esters and side bonds of hydrolyzes hydrolyzable tannins, producing glucose and gallic acid or ellagic acid, is still little explored in terms of its production by endophytic microorganisms. These enzymes have great biotechnological importance for applications in food, chemical, beverage and pharmaceutical industries. In view of this, this study aims to prospect the production of tannases by endophytic fungi associated with tannins rich plants from the Caatinga Biome. Barks of angico, aroeira, barauna, cashew and catingueira plants were collected in the State of Paraíba and 16 endophytic fungi strains were isolated for the selection of tannase producers. The species Aspergillus niger ANG18 and Aspergillus fumigatus CAS21 showed higher tannase production among the isolated microorganisms. In the process of optimization in Submerged Fermentation (SbmF) A. niger ANG18 presented a higher enzymatic level when grown in Khanna medium, with 2% tannic acid, for 24 hours at 37ºC and 120 rpm, while A. fumigatus CAS21 presented better levels when grown in mineral medium, with addition of peptone, 2% of tannic acid, for 24 hours, at 37ºC and 120 rpm. Under solid state fermentation (SSF), A. niger ANG18 cultivated in eucalypt leaves, humidified with Khanna salts (1:1) for 96 hours at 37ºC, presented higher tannase level when compared to A. fumigatus CAS21. However, A. fumigatus CAS21 showed the highest production of tannase under FSbm, which was purified 4.9 fold with recovery of 10.2%, and biochemically characterized. The A. fumigatus CAS21 tannase has a native molecular mass of 60.34 kDa, with 39.1% carbohydrate content. It presents optimum temperature of activity in the range from 30 to 40ºC and half-fife (t50) of 120 minutes and 90 minutes at 30ºC and 45ºC, respectively. The optimum apparent pH of activity was 5.0 and its activity was maintained when incubated at pH 5.0-6.0 for 24 hours. The tannase activity was improved in the presence of urea, and inhibited in the presence of iron ions and gallic acid above 5 mM. The kinetic parameters were analyzed and the enzyme showed higher affinity for the propyl gallate substrate (Km = 3.61 mM) compared to tannic acid (Km = 6.38 mM) and methyl gallate (Km = 6.28 mM). On the other hand, the best catalytic efficiency was obtained for the substrate tannic acid. The application of the crude filtrate to treat tannery effluents from goat leather reduced the tannin content 89% after 2 hours of incubation. Thus, the endophytic fungi A. fumigatus CAS21 isolated from Caatinga plant was an interesting producer of tannase with important properties for industrial application.

Orientador: Eleni Gomes / Banca: Adalbeto Pessoa Júnior / Banca: Maria de Lourdes Teixeira de Moraes Polizeli / Banca: Márcia Regina Brochetto Braga / Banca: Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez / Resumo: Pectinases termoestáveis apresentam características interessantes do ponto de vista da sua aplicação industrial, como alta estabilidade ao pH e à temperatura. Além disso, o tipo de processo fermentativo pode influenciar a produção e propriedades físico-químicas destas enzimas. A produção de poligalacturonase (PG) pelo fungo Thermoascus aurantiacus foi realizada em fermentação submersa (FSM) e em estado sólido (FES), usando substratos contendo pectina comercial ou subprodutos agro- industriais como fonte de carbono. A PG bruta obtida em FES apresentou atividade ótima a 65ºC e pH 5,0, com estabilidade na faixa de pH entre 4,0 e 5,0 e entre 7,5 e 8,5 e manteve 85% da atividade original quando incubada a 60ºC, por 1 hora. Em FSM, o melhor meio de cultivo foi a água amarela, com pH inicial de 5,5, após 5 dias de cultivo a 45ºC. A enzima em sua forma bruta apresentou temperatura ótima de 60ºC e pH ótimo de 5,0, maior estabilidade em pH ácido (3,0 a 4,5) e menor termoestabilidade, quando comparada com a obtida em FES, mantendo apenas 13% da atividade original quando incubada a 60ºC, por 1 hora. As enzimas foram purificadas utilizando-se cromatografias de filtração em gel e troca iônica. A PG purificada proveniente da FSM apresentou pH e temperatura ótimos de 5,5 e 60-65ºC, estabilidade em pH 5,0-5,5 e manteve, após 1 hora de incubação, 100% da atividade original até 50ºC. Resultados similares foram obtidos para a PG proveniente da FES. A PG de FES apresentou massa molar de 29,3 kDa, Km de 1,58 mg/mL e Vmáx de 1553,1 ? mol/min/mg, enquanto que a da FSM apresentou massa molar de 30,1 kDa, km de 1,46 mg/mL e Vmáx de 2433,3 ? mol/min/mg. Íons como Fe+3, Ca+2, e K+ praticamente não afetaram a atividade da enzima... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Thermostable pectinases present important characteristics under the view of their industrial application, as their high stability to pH and temperature. Besides, the type of fermentative process used can affect the ir production and physical-chemical properties. The polygalacturonase (PG) production by the thermophilic fungus Thermoascus aurantiacus was carried out by submerged fermentation (SMF) and solid state fermentation (SSF) using substrates containing commercial pectin or agro- industrial residues as carbon sources. The crude PG from SSF presented optimum activity at 65ºC and pH 5.0, with stability at pH 4.0-5.0 and 7.5-8.5 and maintained 85% of its original activity at 60º C for 1 hour. In SMF the best cultivation medium was the liquid waste from juice extraction, with initial pH of 5.5, after 5 days of cultivation at 45ºC. The crude enzyme showed an optimum activity at 60ºC and pH 5.0, higher stability in acid ic pH (3.0 to 4.5) and was less thermostable when compared to that obtained in SSF, wich maintained only 13% of its original activity at 60ºC, for 1 hour. Purification of enzymes was carried out using filtration and ion-exchange chromatographies. The purified PG, from SMF, showed optimum pH and temperature of 5.5 and 60-65ºC, stability at pH 5.0-5.5 and preserved, after 1 hour incubation, 100% of its original activity at 50ºC. Similar results were obtained to PG from SSF. The PG obtained by SSF presented molar mass of 29.3 kDa, Km of 1.58 mg/ml and Vmáx of 1553.1 ? mol/min/mg, while that the enzyme from SMF presented molar mass of 30.1 kDa, km of 1.46 mg/ml and Vmáx of 2433.3 ? mol/min/mg. Ions such as Fe3+, Ca2+ and K+ practically did not affect the enzyme activity, while Mg2+, Mn2+ and Zn2+ decreased 7%, 75% and 50%... (Complete abstract, click electronic address below) / Doutor

As bactÃrias promotoras de crescimento em plantas (BPCP) representam uma parcela funcional ativa da biota do solo sÃo presentes na rizosfera no rizoplano e no interior de plantas hospedeiras O uso biotecnolÃgico dessas bactÃrias tem se intensificado nos Ãltimos anos O gÃnero Bacillus vem sendo continuamente citado em estudos relacionados a promoÃÃo de crescimento em espÃcies vegetais Algumas espÃcies podem ser aplicadas no tratamento de sementes, ÃrgÃos de propagaÃÃo vegetativa e mudas Diante disso o presente trabalho teve como objetivo avaliar a produÃÃo de biomassa de Bacillus sp (RAB9) com potencial uso na promoÃÃo de crescimento de mudas de bananeira A cepa Bacillus sp (RAB9) pertencente ao grupo das bactÃrias epifÃticas, foi isolada de rabanete proveniente da ColeÃÃo de Culturas do LaboratÃrio de Fitobacteriologia da Universidade Federal Rural de Pernambuco Os experimentos foram realizados em agitador orbital e em reator de bancada Em agitador orbital foi estudada a curva de crescimento da linhagem a 30ÂC para observar sua fase exponencial Para a produÃÃo de biomassa foram observados os efeitos da adiÃÃo do teor de peptona (5 a 50 g.L-1) no meio NYD (extrato de carne, extrato de levedura peptona de carne e dextrose) adiÃÃo de elementos secundÃrios (K2HPO4 e MgSO4) e fonte de nitrogÃnio inorgÃnico ((NH4)2SO4) Em reator de bancada foram realizados testes com diferentes vazÃes de ar em batelada simples bem como uma comparaÃÃo com batelada alimentada com o meio modificado As fermentaÃÃes nos reatores apresentaram formaÃÃo de espuma testes foram feitos com Ãleos vegetais (milho canola girassol soja) e mineral para verificaÃÃo do melhor antiespumante Posteriormente aos testes foram quantificadas a biomassa o aÃÃcar residual nitrogÃnio residual e nitrogÃnio amoniacal Com os resultados obtidos foi observado a importÃncia da adiÃÃo dos elementos (MgSO4 e (NH4)2SO4) ao meio NYD e da vazÃo de ar sobre o crescimento da cepa Com os parÃmetros estudados foram determinadas as melhores condiÃÃes para a produÃÃo de Bacillus sp RAB9 / The growth-promoting bacteria in plants (BPCP) represents a functional portion of the active biota soil rhizosphere are present in rhizoplane and within host plants The biotechnological use of these bacteria has intensified in recent years The genus Bacillus has been continually cited in studies related to growth promotion in plant species Some species can be applied as a seed treatment organs for the vegetative propagation and seedling Therefore this study aimed to assess the biomass of Bacillus sp (RAB9) with potential use in promoting growth of banana plantlets The strain Bacillus sp (RAB9) belonging to the group of epiphytic bacteria was isolated from radish from the Culture Collection of the Laboratory of Fitobacteriologia Federal Rural University of Pernambuco The experiments were performed on an orbital shaker and batch reactor In orbital shaker was studied growth curve of strain at 30ÂC to observe their exponential phase For the production of biomass were observed the effects of adding the content of peptone (5 to 50 g.L-1) in NYD medium (meat extract yeast extract meat peptone and dextrose) addition of secondary elements (K2HPO4 and MgSO4) and inorganic nitrogen source ((NH4)2SO4) In batch reactor tests were conducted with different air flows in simple batch and fed batch with a comparison with the modified medium The fermentations presented in the reactors foaming tests were made with vegetable oils (corn canola sunflower soybean) and to verify the best mineral defoamer Later tests were quantified biomass residual sugar residual nitrogen and ammonia nitrogen With the results noted the importance of the addition of elements (MgSO4 and (NH4)2SO4) in half NYD and air flow on the growth of strain With the studied parameters were determined the best conditions for the production of Bacillus sp RAB9

A busca por produtos de maior qualidade utilizando processos de baixo consumo energético e menor impacto ambiental tem aumentado o interesse acerca da tecnologia enzimática. As enzimas hidrolíticas estão entre as enzimas amplamente utilizadas no mercado industrial. Inúmeros trabalhos têm apresentado o potencial de leveduras isoladas de diversas fontes para produção de enzimas, muitas das quais são utilizadas para a produção de biocombustíveis. O Brasil, atualmente, importa a maior parte das enzimas que utiliza, embora apresente potencial para produzí-las em função da enorme diversidade biológica, ainda pouco explorada, para a descoberta de novos organismos produtores de enzimas de interesse industrial. Diante de tal oportunidade, o objetivo desse trabalho foi avaliar o potencial de leveduras isoladas do cerrado Tocantinense para a produção de amilases, celulases, xilanases e lipases por meio de screening e fermentação submersa. Foram avaliadas 205 linhagens quanto à produção dessas hidrolases em meio sólido. Os resultados foram dados como Indice Enzimático (IE) que representa a relação entre o halo de hidrólise e o diâmetro da colônia. Para cada enzima foram selecionadas as 5 linhagens que apresentaram maior IE para quantificação de suas atividades enzimáticas usando a fermentação submersa (FSb). A fim de avaliar os efeitos de pH e temperatura sobre a reação enzimática, foi realizado um planejamento fatorial rotacional (DCCR) 22. Um total de 71% das linhagens apresentaram atividade enzimática para pelo menos umas das enzimas testadas. Para amilase, celulase e xilanase as atividades enzimáticas foram baixas, sendo que a maior atividade foi observada para a enzima amilase para a linhagem AS 110 (0,07 U.mL-1). A atividade lipolítica foi mais expressiva atingindo valores de 18,19 U.mL-1 para a linhagem TAQ 164. Os fatores estudados (pH e temperatura) influenciaram as atividades enzimáticas para a maioria das linhagens estudadas. / The search for higher quality products using low-energy processes and reduced environmental impact has increased the interest on the enzyme technology. The hydrolytic enzymes are enzymes of widely used in the industrial market. Several studies have shown the potential of yeasts isolated from different sources for the production of enzymes, many of which are used for the production of biofuels. The Brazil currently imports most of the enzymes it uses, although it has the potential to produce them according to the enormous biological diversity, yet little explored, for the discovery of new organisms that produce enzymes industrial.Diante interest of such an opportunity, the objective of this study was to evaluate the potential of yeasts isolated from Tocantinense cerrado for the production of amylase, cellulase, xylanase and lipase through screening and submerged fermentation. We evaluated 205 lines for the production of these hydrolases in solid medium. The results were given as enzymatic index (EI) which represents the relation between the hydrolysis halo, and the diameter of the colony. For each enzyme were selected the 5 strains showed the highest IE to quantify their enzymatic activities using the submerged fermentation (FSB). In order to evaluate the effects of pH and temperature on the enzymatic reaction, we performed a rotational factorial design (CCRD) 22. A total of 71% of the strains showed enzymatic activity for at least one of the enzymes tested. For amylase, cellulase and xylanase enzyme activities were low, with the highest activity was observed for the amylase enzyme for the line AS 110 (0.07 U.mL-1). The lipase activity was more expressive of reaching 18,19 U.mL-1 values for TAQ line 164. The factors studied (pH and temperature) influence the enzymatic activities for most of the studied strains.

Orientador: Eleni Gomes / Coorientador: Gustavo O. Bonilla-Rodriguez / Banca: Heizir Ferreira de Castro / Banca: Ernandes Benedito Pereira / Banca: Humberto Márcio Santos Milagre / Banca: Teresa Cristina Zangirolami / Resumo: 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... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: 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) / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-06-05Bitstream added on 2014-06-13T19:22:45Z : No. of bitstreams: 1 martins_es_dr_rcla.pdf: 4883436 bytes, checksum: 90e9eddebe5cd615b809d1494e86d994 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Pectinases termoestáveis apresentam características interessantes do ponto de vista da sua aplicação industrial, como alta estabilidade ao pH e à temperatura. Além disso, o tipo de processo fermentativo pode influenciar a produção e propriedades físico-químicas destas enzimas. A produção de poligalacturonase (PG) pelo fungo Thermoascus aurantiacus foi realizada em fermentação submersa (FSM) e em estado sólido (FES), usando substratos contendo pectina comercial ou subprodutos agro- industriais como fonte de carbono. A PG bruta obtida em FES apresentou atividade ótima a 65ºC e pH 5,0, com estabilidade na faixa de pH entre 4,0 e 5,0 e entre 7,5 e 8,5 e manteve 85% da atividade original quando incubada a 60ºC, por 1 hora. Em FSM, o melhor meio de cultivo foi a água amarela, com pH inicial de 5,5, após 5 dias de cultivo a 45ºC. A enzima em sua forma bruta apresentou temperatura ótima de 60ºC e pH ótimo de 5,0, maior estabilidade em pH ácido (3,0 a 4,5) e menor termoestabilidade, quando comparada com a obtida em FES, mantendo apenas 13% da atividade original quando incubada a 60ºC, por 1 hora. As enzimas foram purificadas utilizando-se cromatografias de filtração em gel e troca iônica. A PG purificada proveniente da FSM apresentou pH e temperatura ótimos de 5,5 e 60-65ºC, estabilidade em pH 5,0-5,5 e manteve, após 1 hora de incubação, 100% da atividade original até 50ºC. Resultados similares foram obtidos para a PG proveniente da FES. A PG de FES apresentou massa molar de 29,3 kDa, Km de 1,58 mg/mL e Vmáx de 1553,1 ? mol/min/mg, enquanto que a da FSM apresentou massa molar de 30,1 kDa, km de 1,46 mg/mL e Vmáx de 2433,3 ? mol/min/mg. Íons como Fe+3, Ca+2, e K+ praticamente não afetaram a atividade da enzima... / Thermostable pectinases present important characteristics under the view of their industrial application, as their high stability to pH and temperature. Besides, the type of fermentative process used can affect the ir production and physical-chemical properties. The polygalacturonase (PG) production by the thermophilic fungus Thermoascus aurantiacus was carried out by submerged fermentation (SMF) and solid state fermentation (SSF) using substrates containing commercial pectin or agro- industrial residues as carbon sources. The crude PG from SSF presented optimum activity at 65ºC and pH 5.0, with stability at pH 4.0-5.0 and 7.5-8.5 and maintained 85% of its original activity at 60º C for 1 hour. In SMF the best cultivation medium was the liquid waste from juice extraction, with initial pH of 5.5, after 5 days of cultivation at 45ºC. The crude enzyme showed an optimum activity at 60ºC and pH 5.0, higher stability in acid ic pH (3.0 to 4.5) and was less thermostable when compared to that obtained in SSF, wich maintained only 13% of its original activity at 60ºC, for 1 hour. Purification of enzymes was carried out using filtration and ion-exchange chromatographies. The purified PG, from SMF, showed optimum pH and temperature of 5.5 and 60-65ºC, stability at pH 5.0-5.5 and preserved, after 1 hour incubation, 100% of its original activity at 50ºC. Similar results were obtained to PG from SSF. The PG obtained by SSF presented molar mass of 29.3 kDa, Km of 1.58 mg/ml and Vmáx of 1553.1 ? mol/min/mg, while that the enzyme from SMF presented molar mass of 30.1 kDa, km of 1.46 mg/ml and Vmáx of 2433.3 ? mol/min/mg. Ions such as Fe3+, Ca2+ and K+ practically did not affect the enzyme activity, while Mg2+, Mn2+ and Zn2+ decreased 7%, 75% and 50%... (Complete abstract, click electronic address below)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A biotecnologia microbiana tem evoluído muito nas últimas décadas, principalmente pela utilização de diferentes micro-organismos para produção de inúmeros bioprodutos utilizados nos diferentes setores industriais e ambientas. As enzimas desempenham um importante papel catalítico em inúmeras reações metabólicas existentes, e as de origem microbiana apresentam diversas vantagens em relação as de origem animal e vegetal. A reutilização de resíduos agroindustriais oriundos da indústria alimentícia na elaboração de meios de produção de produtos biotecnológicos, tem surgido como uma alternativa econômica viável, pois diversos nutrientes descartados, apresentam um elevado teor nutricional que pode ser reaproveitado pelos micro-organismos nos processos fermentativos. As proteases são enzimas que constituem um grande grupo de enzimas hidrolíticas que catalisam a hidrólise de proteínas e as degradam em pequenos peptídeos e aminoácidos. A relevância deste grupo de enzimas, ricas em diversidade e mecanismos de ação estrutural se reflete na importância de suas aplicações em processos industriais. Foram realizados ensaios de seleção de amostras de Aspergillus niger (SIS 18, SIS 19 e SIS 20) em diferentes temperaturas (28, 30, 40oC) e diferentes pH ( 6, 7, 8) para a obtenção da melhor amostra para a produção de protease. Após a seleção da melhor amostra, foram realizados ensaios de produção da enzima através de fermentação submersa utilizando 4 diferentes meios. Os ensaios ocorreram em câmara incubadora com agitação orbital, 150 rpm, 37oC, 96 horas, onde foram realizados a determinação do pH, da atividade enzimática e curva de crescimento. Em seguida, após a seleção do melhor meio de produção, foram realizados novos ensaios utilizando planejamento fatorial 22 completo com 4 repetições, utilizando os resíduos de soro de leite e de sorvete, nas mesmas condições cinéticas pré-estabelecidas. Os resultados obtidos indicaram que a amostra de A. niger (SIS 18) apresentou a formação do maior halo característico de 3,0 cm, com 96 h de crescimento. Os ensaios realizados com diferentes meios de produção em fermentação submersa, indicaram que o meio denominado 3, apresentou uma atividade proteolítica de 0,104 U/mL, após 96 horas de fermentação. No planejamento fatorial 22, utilizando meios contendo substratos agroindustriais, o melhor resultado obtido foi no ensaio 2, que apresentou uma atividade proteolítica de 0,118U/mL com o soro de leite e 0,093U/mL para o resíduo de sorvete.Esses resultados validam que a utilização de resíduos agroindustriais tem sido uma alternativa viável para produção de protease em fermentação submersa, e com isso pode reduzir os custos de produção e o descarte desses resíduos no meio ambiente. / Microbial biotechnology has evolved a lot in the last decades, mainly by the use of different microorganisms for the production of numerous bioproducts used in the different industrial and environmental sectors. Enzymes play an important catalytic role in numerous metabolic reactions, and those of microbial origin have several advantages over those of animal and plant origin. The reuse of agroindustrial residues from the food industry in the elaboration of means of production of biotechnological products has emerged as a viable economic alternative because several discarded nutrients present a high nutritional content that can be reused by the microorganisms in the fermentative processes. Proteases are enzymes that constitute a large group of hydrolytic enzymes that catalyze the hydrolysis of proteins and degrade them in small peptides and amino acids. The relevance of this group of enzymes, rich in diversity and mechanisms of structural action, is reflected in the importance of their applications in industrial processes. Sampling assays of Aspergillus niger (SIS 18, SIS 19 and SIS 20) were carried out at different temperatures (28, 30, 40C) and different pH (6, 7, 8) to obtain the best sample for the production of Protease. After the selection of the best sample, enzyme production assays were performed by submerged fermentation using 4 different media. The tests were carried out in an orbital shaker, 150 rpm, 37oC, 96 hours, where the pH, the enzymatic activity and growth curve were determined. Then, after the selection of the best production medium, new assays were performed using a 22 complete factorial design with four replicates using milk serum and ice cream residues, under the same pre-established kinetic conditions. The results indicated that the A. niger (SIS 18) sample showed the formation of the largest characteristic halo of 3.0 cm, with 96 h of growth. The assays performed with different production media in submerged fermentation indicated that the medium 3 was a proteolytic activity of 0.104 U/mL after 96 hours of fermentation. In factorial design 22, using media containing agroindustrial substrates, the best result obtained for test 2, which presented a proteolytic activity of 0.118 U/mL with serum of milk and 0.093 U/mL for ice cream residue.These results validate that the use of agroindustrial residues has been a viable alternative for the production of protease in submerged fermentation, and with this can reduce the costs of production and the discard of these residues in the environment.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A produção de enzimas microbianas envolve processos fermentativos que são aprimorados constantemente para produção de metabólitos secundários de interesse industrial e/ou ambiental. As amilases E.C. 3.2.1.1. são enzimas que estão envolvidas em diversos processos tecnológicos. A utilização de resíduos agroindustriais tem surgido com uma alternativa viável na formulação de meios alternativos para produção biotecnológica de baixo custo, foram utilizados para identificação, amostras de Aspergillus spp. isolados de solos da Caatinga nordestina com potencial produção de amilase em meio sólido. Após a seleção e identificação do micro-organismo produtores de amilase, novos ensaios envolvendo a produção da enzima através de fermentação submersa foram realizados com diferentes meios de produção. Em seguida, novos ensaios foram realizados utilizando um planejamento fatorial completo 23 contendo resíduos agroindustriais como cascas de tubérculos (macaxeira e batata inglesa) muito consumidos na região Nordeste. Os experimentos foram conduzidos durante 96 horas, 150 rpm e 37C. Os resultados obtidos demonstram que a amostra de Aspergillus tamarii UCP 1261 apresentou maior formação de halo característico (68 mm) 37C, pH 6 e 72 h. Os ensaios envolvendo a seleção de meios como Czapeck dox apresentou valores de atividade amilolítica de 4 UA/mL após 48h de incubação. No planejamento fatorial 23 a máxima produção da enzima ocorreu na condição 4 apresentando pH 6 e valor da atividade amilolítica de 3 UA/mL. Posterirormente, foi realizado um planejamento fatorial 22, utilizando os resíduos de forma individual, observando-se uma máxima atividade amilolítica de 9,0 UA/mL, em 48h de cultivo com o substrato casca de macaxeira e pH 6. Os resultados obtidos neste trabalho descrevem o potencial biotecnológico de fungos filamentosos isolados do bioma Caatinga na indução do amido presente em cascas de tubérculos (macaxeira e batata inglesa) em produção de amilase, evidenciando a formulação de um meio alternativo e promissor na produção de amilase. / The production of microbial enzymes involves fermentative processes that are constantly improved for the production of secondary metabolites of industrial and / or environmental interest. Amylases E.C. 3.2.1.1. are enzymes that are involved in several technological processes. The use of agro-industrial waste has emerged as a viable solution in the formulation of alternative media for low-cost biotechnological production were performed to better identify samples of Aspergillus spp. isolated from soils of the northeastern Caatinga with potential production of amylase on solid medium. After selection and identification of microorganism producing amylase, new assays involving enzyme production by submerged fermentation were carried out with different media of production. Then, new tests were performed using a 23 full factorial design containing agroindustrial residues such as tuber (cassava and potato) peels, widely consumed in the Northeast region. The experiments were conducted for 96 hours, 150 rpm and 37C. The results obtained show that Aspergillus tamarii UCP 1261 presented higher formation (68 mm) of characteristic halo at 37C, pH 6 and 72 h. Assays involving the selection of media such as Czapek dox showed values of amylolytic activity of 4 AU/mL after 48h of incubation. In 23 factorial design the maximum enzyme production occurred in condition 4 presenting pH 6 and amylolytic activity value of 3 AU/mL. A 22 factorial design was carried out, using the individual residues, with a maximum amylolytic activity of 9,0 AU/mL in 48 hours of culture with the substrate cassava peel and pH 6. The results obtained in this work describe the biotechnological potential of filamentous fungi isolated from the Caatinga biome for the production of amylase with the induction of starch present in tuber peels (cassava and potato), evidencing the formulation of an alternative and promising medium in the production of amylase.

Orientador: Hamilton Cabral / Banca: Rodrigo Simões Ribeiro Leite / Banca: Fabiana Fonseca Zanoelo / Resumo: A produção de proteases de origem microbiana depende das condições de cultivo e da diversidade bioquímica de cada espécie. Estudos comparativos entre fermentação em estado sólido (FES) e fermentação submersa (FSm) usando farelo de trigo e meio sintético, respectivamente, foram realizados para a determinação dos parâmetros de produção de proteases pelo fungo Aspergillus fumigatus Fresenius. A melhor produção de protease foi em FES no período de 96 horas utilizando farelo de trigo, temperatura de 30 ºC e 1x106 esporos/5g de substrato com 1.517 U/mL. Em FSm o pico de produção foi em pH 6,0, a 30ºC, 5x105 esporos/mL de meio no período de 72 e 96 horas em meio contendo 0,5 e 0,25% de caseína, respectivamente, ambos com 40 U/mL. Conforme a produtividade dos processos fermentativos, o extrato enzimático da FES foi utilizado para estudos de purificação e caracterização bioquímica. Neste estudo, a protease purificada apresentou atividade ótima em pH 7,5 e 50ºC, sendo inibida por Fenil-metil-sulfonil-fluoreto (PMSF) e mais intensamente por antipaína (1,6 µM). Sobre efeito de íons, foi observado modulação da atividade proteolítica, principalmente com inibição por AlCl3, cuja atividade proteolítica residual foi de 18% após incubação com este íon. Na presença de Ditiotreitol (DTT) e uréia houve diminuição da atividade proteolítica, apresentando atividades residuais de 63% em 200 mM de DTT e 10% com 5 M de uréia. Comparativamente, na concentração de 0,1% de cada surfactante estudado, notou-se redução da atividade proteolítica, sendo 97% em presença de Brometo de cetil-trimetil amônio (CTAB), 79% para 4 - (1,1,3,3 - Tetrametilbutil) fenil- polietileno glicol (Triton X-100), 55% com Polyoxyethylenesorbitan monolaurato (Tween-20) e completa redução da atividade (0%) em... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The microbial protease production depends on growing conditions and the biochemical diversity of each species. Comparative studies between solid-state fermentation (SSF) and submerged fermentation (SmF) using wheat bran and synthetic medium, respectively, were performed to determine the optimum parameters for protease production by the fungus Aspergillus fumigatus Fresenius. The best protease production was in SSF within 96 hours using wheat bran, temperature 30°C and 1x106 spores/5g of substrate, with 1,517 U/mL. In SmF peak production was at pH 6.0 at 30°C, 5x105 spores/mL of media within 72 and 96 hours in medium containing 0.5 and 0.25% casein, respectively, with 40 U/mL. According to the productivity of the fermentative processes, enzymatic extract was used from SSF to study purification and biochemical characterization. In this study, purified protease showed optimum activity at pH 7.5 and 50°C, and inhibited by Phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) and more intensely for antipain (1,6 µM). Concerning to the effect of ions, we observed modulation of the proteolytic activity, especially with inhibition by AlCl3, which residual activity was of 18 % after incubation with this ion. In the presence of Dithiothreitol (DTT) and ureia, we observed progressive decrease in proteolytic activity, presenting residual activities of 63% with 200 mM DTT, and 10% with 5 M ureia. Comparatively, in the concentration of 0.1% of each surfactant studied, there was a reduction in the proteolytic activity in 97% in presence of Cetyl trimethylammonium bromide (CTAB), 79% with 4-(1,1,3,3-Tetramethylbutyl)phenyl-polyethylene glycol (Triton X-100), 55% with Polyoxyethylenesorbitan monolaurate (Tween-20) and a complete inactivation in the presence of Sodium dodecyl sulfate... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre