Orientador : Valdemiro C. Sgarbieri / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-17T21:38:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_LiciaVasconcelos_M.pdf: 3344611 bytes, checksum: c8a6cc9c7e59df464332167970cc1e80 (MD5) Previous issue date: 1975 / Resumo: A xilana foi extraída da casca de arroz em meio alcalino após a eliminação das substâncias solúveis em água e em solventes orgânicos, e a redução do teor de lignina. Foi precipitada em meio ácido, centrifugada, lavada, liofilizada e pesada. O material obtido foi caracterizado quanto ao poder redutor e pelo cromatograma de seu hidrolisado, comparando-se com padrão . Sua purificação parcial foi feita por reprecipitações e diálise,de terminando-se o resíduo mineral fixo na xilana bruta. Obteve-se 7,4g% de xilana bruta e 6,6 g% apos a purificação. Usou-se também um método simplificado de extração, obtendo- se 20,0g% de xilana bruta. A enzima (xilanase) foi obtida de preparações fúngicas mantidas em meio sólido adequado e cultivadas em meio líquido. Apos obtenção do extrato bruto (solução enzimática) , as enzimas foram fracionadas por precipitação com sulfato de amônio, dialisadas e liofilizadas. A atividade específica das frações precipitadas com 40, 60 e 801 de saturação foram 35,53; 4,04 e 2,97 respectivamente , para o Geotrichum sp e 14,65 ; 25,54 e 19,09 respectivamente, para o precipitado do extrato de Aspergillus sp (cor verde clara). As porcentagens da atividade total de enzimas precipitadas foram 40,86 ;2,89 e 1,55 para o Geotrichum sp e 18,22 ; 13,76 e 5,96 para o Aspergillus sp, respectivamente. 0 precipitado total, a 80% de saturação com sulfato de amônio, apresentou uma atividade específica de 93,36. A porcentagem da atividade total das enzimas, precipitada com 80% de saturação de sulfato de amônio foi de 42,15. O estudo das propriedades eletroforéticas das enzimas produzidas pelo Aspergillus sp precipitadas com sulfato de amônio a 40, 60 e 80% de saturação mostrou que elas possuíam 3 componentes sendo que as enzimas produzidas pelo Geotrichum sp precipitadas com sulfato de amônio a 40 e 60% de saturação possuíam 5 componentes e o material proveniente da precipitação cora sulfato de amônio a 80% de saturação possuía 4 componentes. A produção de xilanase foi maior apôs o 16°, 20° e 27° dia de incubação para o Geotrichum sp; IS9, 19° e 27° dia para o Aspergillus sp (cor verde clara); 13° , 19° e 28° dia para o Aspergillus sp (cor verde escura). Usou-se a xilana semi-purificada extraída da casca de arroz como substrato e a xilanase produzida pelo fungo Aspergillus sp (cor verde clara), precipitada com 80% de saturação de sulfato de amônio e com 93,36 de atividade específica, para estudo das reações e propriedades enzimáticas. As melhores condições encontradas para a atividade da enzima sobre a xilana extraída foram: pH 7,8; temperatura entre 50 e 55°C; concentração de substrato 0,8gl. O estudo de caracterização do produto da reação enzimática mostrou que a enzima estudada não produz xilose a partir da xilana e sim, oligossacarídeos. Portanto, a hidrólise completa da xilana, necessitaria também de um outro sistema enzimático específico para a hidrolise de oligossacarídeos / Abstract: Xylan was extracted from rice husk in alkaline solution after the elimination of substances soluble in water and in organic solvents and the reduction of lignin content. It was precipitated in acid solution, centrifuged, washed, lyophylized and weighed. The substance obtained was characterized according to the reducing power and chromatogram of its hydrolisate, comparing them with the standard product. Its partial purification was accomplished through reprecipitation and dialysis, determining the mineral residue contained in the raw xylan. By this procedure were obtained 7,4g% of raw xylan and 6.6 g% after a partial purification. A simplified method was also used and 20.0 g% of xylan was extracted. The enzyme (xylanase) was obtained from fungal preparations maintained in an adequate solid medium and cultivated in a liquid medium. After obtaining the raw extract (enzymatic solution) the en zyiues were fractionated by precipitation with ammonium sulphate dialysed and lyophylized. The specific activity of the fractions precipitated with a solution of ammonium sulphate of 40, 60 and 80% saturation were 35.53; 4.04 and 2.97 respectively for the Geotrichum sp, and 14.65; 25.54 and 19.09 respectively for the precipitate from Aspergillus sp (of light green color) extract. The percentages of total activity of the precipitated enzyme were 40.86 ; 2.89 and 1.55 for the Geotrichum sp and 18.22; 13.76 and 5.96 for the Aspergillus sp respectively. The total precipitate of 80% ammonium sulphate saturation had a specific activity of 93.36 and accounted for 42.15 % of the original total activity in the extract of the Aspergillus sp (of light green color).The study of eletrophoretic properties of the enzyme produced by Aspergillus sp precipitated with a solution of ammonium sulphate of 40, 60 and 80% saturation showed that this precipitate had 3 components whereas that produced by Geotrichum sp had 5 components in the precipitate and 4 components in the material precipitated with ammonium sulphate of 80% saturation. The production of xylanase was greatest, on the 16th, 20th and 27 day following the incubation, for the Geotrichum sp ;15 , 19tth and 27 th day for the Aspergillus sp (of light green color) ;13 th 19 th and 28 th day for the Aspergillus sp (of dark green color). For the study of the xylanase properties of Aspergillus sp (light green color) it was used partial purified xylan from rice husk as substrate and, the precipitate of 80% saturation of ammonium sul phate, with a specific activity of 93.36 as source of enzyme. The best conditions for the activity of the enzyme in relation to the xylan extracted were: pH 7.8; temperature between 50 and 55°C; concentration of substrate 0.8 g%. Chromatographic study of the product of the reaction showed that this Aspergillus preparation does not produce xylose, but instead, oligosaccharides as end product. For complete hydrolysis of the xylan to xylose, some enzyme specific for the hydrolysis of oligosaccharides should be added to the system / Mestrado / Mestre em Ciência de Alimentos

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, 2006. / Submitted by Fernanda Weschenfelder (nandaweschenfelder@gmail.com) on 2009-11-04T19:05:14Z No. of bitstreams: 1 Luanne Helena Augusto Lima.pdf: 4097968 bytes, checksum: 43f9433dc99c32e4ca8fd6528811bb0b (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2010-10-27T14:45:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Luanne Helena Augusto Lima.pdf: 4097968 bytes, checksum: 43f9433dc99c32e4ca8fd6528811bb0b (MD5) / Made available in DSpace on 2010-10-27T14:45:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Luanne Helena Augusto Lima.pdf: 4097968 bytes, checksum: 43f9433dc99c32e4ca8fd6528811bb0b (MD5) Previous issue date: 2006-03 / O xilitol é um adoçante natural, anticariostático, utilizado principalmente na indústria de alimentos, com consumo anual estimado em 500.000 toneladas. O seu valor econômico, aliado a suas diversas aplicações, impulsionam pesquisas biotecnológicas para aumentar sua produção. A Candida guilliermondii FTI 20037 é uma das mais promissoras leveduras para produção de xilitol com rendimento acima de 0,5 g/Lh. Além disso, é capaz de produzir xilitol a partir de hidrolisado hemicelulósico de diversos resíduos agrícolas. A partir do seqüenciamento de regiões do DNA ribossômico de C. guilliermondii FTI 20037 foi demonstrado que esta levedura deve ser re-classificada como Candida tropicalis. O presente estudo representa uma das primeiras iniciativas para se desenvolver um sistema que permita a transformação genética de C. tropicalis com a finalidade de potencializar a produção de xilitol através da manipulação dos genes XYL1 (xilose redutase) e XYL2 (xilitol desidrogenase). Estes genes foram clonados e suas seqüências analisadas. O gene XYL2 por não ter sido ainda caracterizado, foi objeto de estudos mais detalhados. XYL2 é representado por uma ORF (open reading frame) de 1092 pb, que potencialmente codifica um polipeptídeo de 364 resíduos de aminoácidos, com ~40 kDa. XYL2 não possui íntrons, apresenta-se em única cópia no genoma de C. tropicalis e é controlado em nível transcricional pela presença de xilose. A seqüência primária da ORF XYL2 é idêntica à publicada no projeto genoma de C. tropicalis. Estudos de modelagem molecular demonstraram que a proteína Xyl2 pertence à família MDR (medium chain alcohol dehydrogenase) contendo sítios para ligação a zinco e NAD+. Para demonstrar sua funcionalidade, os genes XYL1 e XYL2 foram expressos com sucesso em S. cerevisiae. Visando o estabelecimento de um sistema de transformação para espécies de Candida um gene sintético (ZeoCan) que confere resistência a zeocina foi desenvolvido com o codon preferencial de C. tropicalis. Todavia, os resultados de transformação mostraram que a resistência a zeocina não é indicada como marca de seleção para C. tropicalis uma vez que esta levedura deve possuir mecanismos genéticos para anular o efeito do antibiótico. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Xylitol is a natural sweetener mainly used in the food industry with an annual estimated consumption of 500.000 tons. The high ecomonic value of xylitol together with its multiple applications have driven many biotechnological studies in order to improve its production. The Candida guilliermondii FTI 20037 is one of the most promising yeast of xilitol production with yields over 0.5 g/Lh. In addition, it is capable of producing xylitol from hemicellulosic hydrolysate derived from several raw materials. From the sequencing of ribossomal DNA regions from C. guilliermondii FTI 20037 we have shown that this yeast should be re-classified as Candida tropicalis. The present work represents one of the first initiatives towards the development of a system which would allow the genetic transformation of C. tropicalis with the goal of improving xylitol production through the manipulation of the genes XYL1 (xylose reductase) and XYL2 (xylitol dehydrogenase). These genes were cloned and the sequences were analyzed. Since XYL2 had not yet been characterized it was the focus of more detailed studies. XYL2 is represented by a 1092 pb open reading frame which potentially codes for a 364 residues polypeptide with ~40 kDa. XYL2 does not have introns, it is present as a single copy in the C. tropicalis genome and is controlled at the transcriptional level by the presence of xylose. The primary sequence of the XYL2 ORF is identical to the published sequence from the C. tropicalis genome project. Molecular modeling studies showed that the Xyl2 protein belongs to the MDR (medium chain alcohol dehydrogenase) family containing binding sites for zinc and NAD+. In order to functionally analyze the cloned genes, XYL1 and XYL2 were successfully expressed in S. cerevisiae. In order to establish a transformation system for Candida species a synthetic gene (ZeoCan) which confers zeocin resistance was developed with the C. tropicalis codon usage. However, the results from transformation experiments showed that the zeocin resistance gene should not be employed as selective marker in C. tropicalis since this yeast must display genetic mechanisms to counteract the effects the antibody.

Orientador: Adilma Regina Pippa Scamparini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-27T02:03:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paiva_JosedoEgitode_D.pdf: 37888594 bytes, checksum: 4e67df202663e894e37668687801f4de (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: No processo de hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar usou-se um delineamento fatorial 22 para estudar a produção de monossacarídeos em quatro tempos de reação: 11, 18, 30 e 50 minutos. As regressões nos tempos de 11 e 18 minutos foram altamente significativas (p:::;0,05)com R2 de 0,9757 e 0,9718, respectivamente. As regressões nos tempos de 30 e 50 minutos não foram significativas (p20,05) com R2de 0,8049 e 0,7707, respectivamente. Diferente dos tempos anteriores, os resíduos apresentaram evidentes falta de ajuste. A massa de açúcares produzidos nas melhores condições (18 min de reação; 126°C e 3,10 % (v/v) de H2S04),foi de 333,41 mg/g de bagaço, b.s., composto por 266,73mg de xilose; 40,09 mg de glicose e 26,59 mg de arabinose/g do bagaço, b.s. Meio sintético e hidrolisado hemicelulósico do bagaço de cana-de-açúcar foram empregados para produção de xilitol por leveduras. Dentre ~O linhagens de leveduras testadas, Candida parapsilosis IZ 1710 foi a que apresentou melhores resultados em hidrolisado hemicelulósico: produção de xilitol = 22,85 g/L; rendimento = 0,72 g/g e produtividade = 0,31 g/L.h, na temperatura de 30°C e 31,35 g/L de xilose. Esses resultados foram estatisticamente (p:::;0,05)diferentes daqueles obtidos com outras linhagens...Observação: O resumo, na integra, podera ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: In the hydrolysis process of sugar cane bagasse a 22 factorial design was used to study the production of monossaccharides at four reaction times: 11, 18, 30 and 50 minutes. Regression models at 30 and 50 minutes were not significant (p~0.05), with R2= 0.8049 and 0.7707, respectively. In contrast to the earlier times, residues presented lack of fit. The mass of sugars produced at the best condition (18 minutes of reaction, 126°C and 3.1 % (v/v) of H2S04)was 333.41 mg/g (d.w.) of bagasse, constituted of 266.73 mg of xylose; 40.09 mg of glucose and 26.59 mg of arabinose /g of bagasse (d.w.). Synthetic media and hemicellulosic hydrolisate of sugar cane bagasse were used for xylitol production by yeasts. Among 50 tested yeast strains, Cand ida parapsilosis IZ 1710 presented the best result (xylitol production = 22.85 g/L, yield = 0.73 g/g, productivity = 0.31 g/L.h}Jn hemicellulosic hydrolisate at 30°C and 31.35 g/L of xylose. The results were different (p~0.05) from those obtained with the other strains...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos

Orientador: Francisco Maugeri Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-04T01:27:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_TihanyMoritaAnterodos_D.pdf: 818442 bytes, checksum: c034c03d154eadb3c1ed625f0144e680 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O xilitol é um açúcar-álcool com ampla utilização na indústria alimentícia, porém mesmo sendo numerosos os estudos sobre a sua produção a partir da fermentação de hidrolisados hemicelulósicos, poucos são os trabalhos que tratam da sua separação e purificação. O objetivo principal deste trabalho é, portanto, desenvolver uma metodologia de separação do xilitol dos compostos remanescentes no meio fermentado obtido por fermentação do hidrolisado de bagaço de cana-de-açúcar por Candida guilliermondii. Inicialmente, ensaios conduzidos com as zeólitas Na86X, Baylith 415 e Baylith WE 894 em diferentes formas catiônicas permitiram constatar a maior eficácia das zeólitas NaWE e BaWE na adsorção do xilitol e posteriormente, o uso de colunas de leito fixo empacotadas com estas duas zeólitas em diferentes granulometrias, a 30 e 50 ºC, revelou que a separação do xilitol foi superior com o uso da zeólita BaWE com partículas de 53-125 µm a 50 ºC. Estas condições foram empregadas na determinação da constante de equilíbrio deste composto usando a resposta a pulsos cromatográficos, sendo o valor obtido igual a 1,03. Os efeitos da temperatura, da velocidade superficial e da razão volume de pulso/volume de leito (Vp/Vl) sobre a separação do xilitol foram investigados através de análise estatística de experimentos delineados por um planejamento fatorial 23, que revelou que a condição mais favorável para separar o xilitol envolve o uso de temperatura de 80 ºC, velocidade superficial de 0,5 cm.min-1 e Vp/Vl igual a 0,2. O emprego de etanol e acetona em diferentes concentrações como eluentes permitiu concluir, após avaliação das eficiências obtidas e do custo dos mesmos, que o etanol a 30 % é o eluente mais adequado para ser utilizado na separação do xilitol. Após a determinação dos parâmetros de separação em meio sintético, iniciaram-se os testes com meio fermentado, obtido da fermentação de hidrolisado de bagaço de cana-de-açúcar com Candida guilliermondii. Dentre as metodologias empregadas na destoxificação deste meio, o uso de resinas de troca iônica foi o mais eficiente, permitindo obter maiores parâmetros fermentativos. A avaliação da separação do xilitol obtido por fermentação foi realizada variando-se o número de colunas e o volume do pulso e os melhores resultados foram obtidos utilizando-se 2 e 3 colunas de zeólita BaWE alimentadas com volume de pulso igual a 8 % do volume do leito. Apesar das eficiências de separação terem sido superiores com 3 colunas, verificou-se que a porcentagem de xilitol nas frações enriquecidas e a quantidade recuperada deste poliol foram somente ligeiramente superiores às obtidas em sistema com 2 colunas (0,5 e 2,1 % superiores, respectivamente). Além deste fato, o sistema de 2 colunas contribuiu para uma eluição mais rápida dos compostos e requereu menor volume de eluente. Estas observações permitiram concluir que dentre os sistemas experimentais avaliados, o composto por 2 colunas de zeólita BaWE com altura total de leito de 89 cm, alimentadas com volume de pulso igual a 8 % do volume do leito, a 80 ºC e 0,5 cm.min-1 conduziu a uma melhor separação do xilitol. Nestas condições obteve-se uma fração com 97,28 % de xilitol, 0,84 % de arabinose, 0,82 % de xilose e 0,54 % de arabitol e eficiências de separação de 3,17 e 2,72 com relação a arabinose e a xilose, respectivamente / Abstract: Xylitol is a sugar alcohol with large utilization in food industry. Nevertheless, although there are numerous studies on its production from the fermentation of hemicellulosic hydrolysates, there are few works dealing with its separation and purification. The principal aim of this work is, therefore, to develop a methodology for xylitol separation from the compounds remaining in the fermented medium, which was obtained by fermentation with Candida guilliermondii in sugar cane bagasse hydrolysate. Initially, assays were conducted with the zeolites Na86X, Baylith 415 and Baylith WE 894 in different cationic forms, which permitted us to observe a higher effectiveness of zeolites NaWE and BaWE in the xylitol adsorption, and later, the use of fixed bed columns packed with these two zeolites in different granulometries, at 30 and 50 ºC, revealed that the xylitol separation was better when 53-125 µm BaWE zeolite particles at 50 ºC were utilized. These conditions were also employed for determining the equilibrium constant of this compound using the chromatographic pulse response technique, the value obtained being equal to 1.03. The effects of temperature, superficial velocity and pulse volume/bed volume ratio (Vp/Vl) on the xylitol separation were investigated by means of statistical analysis of experiments described by a 23 factorial design, which showed that the most favorable conditions for this separation are: temperature of 80 ºC, superficial velocity of 0.5 cm.min-1 and Vp/Vl of 0.2. The use of ethanol and acetone at different concentrations as eluents enabled us to conclude, after an evaluation of their costs and of the efficiencies obtained, that ethanol at 30 % is the most suitable eluent for xylitol separation. After determining the parameters of separation in synthetic medium, tests were performed with fermented medium obtained from fermentation of sugar cane bagasse hydrolysate with Candida guilliermondii. Of the methodologies employed for detoxification of this medium, the use of ion-exchange resins proved the most effective, giving higher fermentative parameters. The separation of xylitol obtained from fermentation was evaluated by varying the number of columns and the pulse volume, the best results being attained with 2 and 3 columns of zeolite BaWE fed with a pulse volume equal to 8 % of bed volume. Although the separation efficiencies were enhanced by using 3 columns, it was observed that the amount of xylitol in the enriched fractions and its recovered amount were only slightly higher than those obtained using 2 columns (0.5 and 2.1 % higher, respectively). In addition, the 2-column system contributed to a more rapid elution of the compounds and required a lower eluent volume. It can therefore be concluded that, of the experimental systems that were evaluated, the one composed of two columns of zeolite BaWE with a bed 89 cm in total height and fed with a pulse volume equal to 8 % of bed volume, at 80 ºC and 0.5cm.min-1, led to a better xylitol separation. Under these conditions, the fraction obtained contained 97.28 % xylitol, 0.84 % arabinose, 0.82 % xylose and 0.54 % arabitol, and the efficiencies of xylitol separation from arabinose and xylose were 3.17 and 2.72 respectively / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutor em Engenharia de Alimentos

Resíduos lignocelulósicos agroindustriais, como a casca de soja, são fontes abundantes e de baixo custo para produção biotecnológica de compostos de alto valor agregado. É o caso da produção de xilitol e etanol. Esse processo biotecnológico promove um aproveitamento completo dos resíduos lignocelulósicos, utilizando as frações celulósica e hemicelulósica para a obtenção de commodities. O presente trabalho teve como objetivo otimizar a hidrólise ácida diluída utilizando como ferramenta o planejamento experimental e ampliar os conhecimentos sobre a produção biotecnológica de xilitol e etanol mediante o cultivo de microrganismos sobre o hidrolisado de casca de soja. A casca da soja mostrou-se um resíduo bastante promissor, já que o teor de lignina total encontrado nestas amostras foi menor que 10% e o teor de açúcares fermentescíveis foi de 65%. O primeiro planejamento experimental realizado baseou-se em um planejamento fatorial completo 23 com ponto central. O tratamento, cujas variáveis foram 122 °C, 8,8 g g-1 e 2 mmol H2SO4 g-1 SS, foi o que obteve melhores resultados no maior tempo de reação (40 min), liberando em torno de 6,3 g L-1 de xilose, 0,02 g L-1 de furfural, 0,07 g L-1 de hidroximetilfurfural e 1,5 g L-1 de glicose. A relação sólido-líquido (na faixa de 8,8 a 11,2 g g-1) não foi significativa para liberação de glicose e xilose, e um aumento no tempo de reação mostrou como tendência o aumento da liberação dos açúcares. Com base nos resultados deste primeiro planejamento, um segundo planejamento experimental foi realizado abrangendo apenas as variáveis significativas para liberação de açúcares (temperatura e concentração de ácido). O segundo planejamento experimental baseou-se em um planejamento composto central 22. A máxima solubilização dos açúcares (87% de eficiência) foi obtida em 153 °C e 1,8 mmol H2SO4 g-1, gerando cerca de 10 g L-1 total de tóxicos. Uma função objetivo foi elaborada a fim de limitar a formação de substâncias tóxicas (máximo de 4 g l-1) e maximizar a concentração dos açúcares. O melhor tratamento (59% de eficiência) foi de 118 °C e 2,8 mmol H2SO4 g-1 SS em 40 minutos. Após a otimização do tratamento de hidrólise foram realizados cultivos com o hidrolisado obtido no melhor tratamento do primeiro planejamento experimental, concentrado 4 vezes. Com relação à produção de etanol e xilitol, foram avaliados cultivos com consórcios e isolados microbianos. O consórcio contendo Zymomonas mobilis, Candida tropicalis e Candida guilliermondii, em condições anaeróbias, produziu 3,1 g L-1 e 2,2 g L-1 de etanol em 132 horas de cultivo sobre hidrolisado de casca de soja e meio sintético, respectivamente. Este consórcio, em condições microaerófilas, produziu 6,7 g L-1 de etanol (às 12 horas) e 2,3 g L-1 de xilitol (84 horas de cultivo) sobre o hidrolisado de casca de soja, e consumiu 100% dos açúcares presentes no cultivo sobre meio sintético sem a produção de etanol e xilitol. As leveduras C. guilliermondii e Debaryomyces hansenii, reconhecidas produtoras de xilitol foram testadas isoladamente sobre hidrolisado de casca de soja, em condições microaerófilas. C. guilliermondii produziu 1,4 g L-1 de etanol em 60 horas de cultivo e 3,6 g L-1 de xilitol em 120 horas de cultivo sobre hidrolisado de casca de soja. Em meio sintético houve a produção de aproximadamente 7 g L-1 de xilitol nas mesmas 120 horas. Não houve produção de etanol. D. hansenii produziu 8 g L-1 de xilitol em 24 horas de cultivo sobre hidrolisado de casca de soja. Em meio sintético não foi observada a produção de etanol e xilitol. / Lignocellulosic agro-industrial residues such as soybean hulls, are abundant supplies and low cost for the biotechnological production of compounds of high added value. This applies to the production of xylitol and ethanol. This biotechnological process promotes complete recovery of lignocellulosic residues, using the cellulose and hemicellulose fractions, to obtain commodities. This study aimed to optimize the diluted acid hydrolysis using an experimental design and increase knowledge about the biotechnological production of xylitol and ethanol through the cultivation of microorganisms on the hydrolyzate of soybean hulls. Soybean hull showed a residue very promising, since the total lignin content found in these samples was less than 10% and the content of fermentable sugars was 65%. The first experimental design was carried out in a full factorial design 23. The treatment (122 °C, 8.8 g g-1 and 2 mmol H2SO4 g-1 DM), which was out-performed the larger reaction time (40 min), released about 1.5 g L-1, 6.3 g L-1, 0.02 g L-1 and 0.07 g L-1 of glucose, xylose, furfural and hydroxymethylfurfural, respectively. The solid-liquid ratio (range of 8.8 to 11.2 g g-1) was not significant for the release of glucose and xylose, and an increase in reaction time showed a trend increase in the release of sugars. Based on the results of this first design, a second experimental design was carried out covering only the significant variables for the release of sugars (temperature and concentration of acid). The second experimental design was based on a central composite design 22. The maximum solubilization of sugars (87% efficiency) was obtained at 153 °C and 1.8 mmol H2SO4 g-1 DM, generating about 10 g L-1 of total toxic. An objective function was developed to minimize the formation of toxic substances and maximize the concentration of sugars, which was limited to 4 g L-1 the sum of toxic. The best treatment (59% efficiency) was 118 °C and 2.8 mmol H2SO4 g-1 DM in 40 minutes. After hydrolysis optimization, assays with microorganisms were carried out in the best hydrolyzate of the first experimental design, concentrated 4 times. The production of ethanol and xylitol were evaluated with isolated microbial crops and co-cultures. The consortium containing Zymomonas mobilis, Candida tropicalis and Candida guilliermondii, under anaerobic conditions, produced 3.1 g L-1 and 2.2 g L-1 ethanol (132 hours of culture) on hydrolyzate of soybean hulls and synthetic medium, respectively. Co-culture, under microaerophilic conditions, produced 6.7 g L-1 ethanol (12 hours) and 2.3 g L-1 of xylitol (84 hours) on the hydrolysate, and consumed 100% of sugars present in cultivation on synthetic medium without the production of ethanol and xylitol. Yeast C. guilliermondii and Debaryomyces hansenii, recognized producing xylitol were tested separately on hydrolyzate of soybean hulls, under microaerophilic conditions. C. guilliermondii produced 1.4 g L-1 of ethanol in 60 hours of culture and 3.6 g L-1 of xylitol in 120 hours of culture on hydrolyzate of soybean hulls. Synthetic medium was the production of approximately 7 g L-1 of xylitol on the same 120 hours. There was no production of ethanol. D. hansenii produced 8 g L-1 of xylitol in 24 hours of cultivation on hydrolyzate of soybean hulls in synthetic medium ethanol and xylitol were not produce.

Resíduos lignocelulósicos agroindustriais, como a casca de soja, são fontes abundantes e de baixo custo para produção biotecnológica de compostos de alto valor agregado. É o caso da produção de xilitol e etanol. Esse processo biotecnológico promove um aproveitamento completo dos resíduos lignocelulósicos, utilizando as frações celulósica e hemicelulósica para a obtenção de commodities. O presente trabalho teve como objetivo otimizar a hidrólise ácida diluída utilizando como ferramenta o planejamento experimental e ampliar os conhecimentos sobre a produção biotecnológica de xilitol e etanol mediante o cultivo de microrganismos sobre o hidrolisado de casca de soja. A casca da soja mostrou-se um resíduo bastante promissor, já que o teor de lignina total encontrado nestas amostras foi menor que 10% e o teor de açúcares fermentescíveis foi de 65%. O primeiro planejamento experimental realizado baseou-se em um planejamento fatorial completo 23 com ponto central. O tratamento, cujas variáveis foram 122 °C, 8,8 g g-1 e 2 mmol H2SO4 g-1 SS, foi o que obteve melhores resultados no maior tempo de reação (40 min), liberando em torno de 6,3 g L-1 de xilose, 0,02 g L-1 de furfural, 0,07 g L-1 de hidroximetilfurfural e 1,5 g L-1 de glicose. A relação sólido-líquido (na faixa de 8,8 a 11,2 g g-1) não foi significativa para liberação de glicose e xilose, e um aumento no tempo de reação mostrou como tendência o aumento da liberação dos açúcares. Com base nos resultados deste primeiro planejamento, um segundo planejamento experimental foi realizado abrangendo apenas as variáveis significativas para liberação de açúcares (temperatura e concentração de ácido). O segundo planejamento experimental baseou-se em um planejamento composto central 22. A máxima solubilização dos açúcares (87% de eficiência) foi obtida em 153 °C e 1,8 mmol H2SO4 g-1, gerando cerca de 10 g L-1 total de tóxicos. Uma função objetivo foi elaborada a fim de limitar a formação de substâncias tóxicas (máximo de 4 g l-1) e maximizar a concentração dos açúcares. O melhor tratamento (59% de eficiência) foi de 118 °C e 2,8 mmol H2SO4 g-1 SS em 40 minutos. Após a otimização do tratamento de hidrólise foram realizados cultivos com o hidrolisado obtido no melhor tratamento do primeiro planejamento experimental, concentrado 4 vezes. Com relação à produção de etanol e xilitol, foram avaliados cultivos com consórcios e isolados microbianos. O consórcio contendo Zymomonas mobilis, Candida tropicalis e Candida guilliermondii, em condições anaeróbias, produziu 3,1 g L-1 e 2,2 g L-1 de etanol em 132 horas de cultivo sobre hidrolisado de casca de soja e meio sintético, respectivamente. Este consórcio, em condições microaerófilas, produziu 6,7 g L-1 de etanol (às 12 horas) e 2,3 g L-1 de xilitol (84 horas de cultivo) sobre o hidrolisado de casca de soja, e consumiu 100% dos açúcares presentes no cultivo sobre meio sintético sem a produção de etanol e xilitol. As leveduras C. guilliermondii e Debaryomyces hansenii, reconhecidas produtoras de xilitol foram testadas isoladamente sobre hidrolisado de casca de soja, em condições microaerófilas. C. guilliermondii produziu 1,4 g L-1 de etanol em 60 horas de cultivo e 3,6 g L-1 de xilitol em 120 horas de cultivo sobre hidrolisado de casca de soja. Em meio sintético houve a produção de aproximadamente 7 g L-1 de xilitol nas mesmas 120 horas. Não houve produção de etanol. D. hansenii produziu 8 g L-1 de xilitol em 24 horas de cultivo sobre hidrolisado de casca de soja. Em meio sintético não foi observada a produção de etanol e xilitol. / Lignocellulosic agro-industrial residues such as soybean hulls, are abundant supplies and low cost for the biotechnological production of compounds of high added value. This applies to the production of xylitol and ethanol. This biotechnological process promotes complete recovery of lignocellulosic residues, using the cellulose and hemicellulose fractions, to obtain commodities. This study aimed to optimize the diluted acid hydrolysis using an experimental design and increase knowledge about the biotechnological production of xylitol and ethanol through the cultivation of microorganisms on the hydrolyzate of soybean hulls. Soybean hull showed a residue very promising, since the total lignin content found in these samples was less than 10% and the content of fermentable sugars was 65%. The first experimental design was carried out in a full factorial design 23. The treatment (122 °C, 8.8 g g-1 and 2 mmol H2SO4 g-1 DM), which was out-performed the larger reaction time (40 min), released about 1.5 g L-1, 6.3 g L-1, 0.02 g L-1 and 0.07 g L-1 of glucose, xylose, furfural and hydroxymethylfurfural, respectively. The solid-liquid ratio (range of 8.8 to 11.2 g g-1) was not significant for the release of glucose and xylose, and an increase in reaction time showed a trend increase in the release of sugars. Based on the results of this first design, a second experimental design was carried out covering only the significant variables for the release of sugars (temperature and concentration of acid). The second experimental design was based on a central composite design 22. The maximum solubilization of sugars (87% efficiency) was obtained at 153 °C and 1.8 mmol H2SO4 g-1 DM, generating about 10 g L-1 of total toxic. An objective function was developed to minimize the formation of toxic substances and maximize the concentration of sugars, which was limited to 4 g L-1 the sum of toxic. The best treatment (59% efficiency) was 118 °C and 2.8 mmol H2SO4 g-1 DM in 40 minutes. After hydrolysis optimization, assays with microorganisms were carried out in the best hydrolyzate of the first experimental design, concentrated 4 times. The production of ethanol and xylitol were evaluated with isolated microbial crops and co-cultures. The consortium containing Zymomonas mobilis, Candida tropicalis and Candida guilliermondii, under anaerobic conditions, produced 3.1 g L-1 and 2.2 g L-1 ethanol (132 hours of culture) on hydrolyzate of soybean hulls and synthetic medium, respectively. Co-culture, under microaerophilic conditions, produced 6.7 g L-1 ethanol (12 hours) and 2.3 g L-1 of xylitol (84 hours) on the hydrolysate, and consumed 100% of sugars present in cultivation on synthetic medium without the production of ethanol and xylitol. Yeast C. guilliermondii and Debaryomyces hansenii, recognized producing xylitol were tested separately on hydrolyzate of soybean hulls, under microaerophilic conditions. C. guilliermondii produced 1.4 g L-1 of ethanol in 60 hours of culture and 3.6 g L-1 of xylitol in 120 hours of culture on hydrolyzate of soybean hulls. Synthetic medium was the production of approximately 7 g L-1 of xylitol on the same 120 hours. There was no production of ethanol. D. hansenii produced 8 g L-1 of xylitol in 24 hours of cultivation on hydrolyzate of soybean hulls in synthetic medium ethanol and xylitol were not produce.

Resíduos lignocelulósicos agroindustriais, como a casca de soja, são fontes abundantes e de baixo custo para produção biotecnológica de compostos de alto valor agregado. É o caso da produção de xilitol e etanol. Esse processo biotecnológico promove um aproveitamento completo dos resíduos lignocelulósicos, utilizando as frações celulósica e hemicelulósica para a obtenção de commodities. O presente trabalho teve como objetivo otimizar a hidrólise ácida diluída utilizando como ferramenta o planejamento experimental e ampliar os conhecimentos sobre a produção biotecnológica de xilitol e etanol mediante o cultivo de microrganismos sobre o hidrolisado de casca de soja. A casca da soja mostrou-se um resíduo bastante promissor, já que o teor de lignina total encontrado nestas amostras foi menor que 10% e o teor de açúcares fermentescíveis foi de 65%. O primeiro planejamento experimental realizado baseou-se em um planejamento fatorial completo 23 com ponto central. O tratamento, cujas variáveis foram 122 °C, 8,8 g g-1 e 2 mmol H2SO4 g-1 SS, foi o que obteve melhores resultados no maior tempo de reação (40 min), liberando em torno de 6,3 g L-1 de xilose, 0,02 g L-1 de furfural, 0,07 g L-1 de hidroximetilfurfural e 1,5 g L-1 de glicose. A relação sólido-líquido (na faixa de 8,8 a 11,2 g g-1) não foi significativa para liberação de glicose e xilose, e um aumento no tempo de reação mostrou como tendência o aumento da liberação dos açúcares. Com base nos resultados deste primeiro planejamento, um segundo planejamento experimental foi realizado abrangendo apenas as variáveis significativas para liberação de açúcares (temperatura e concentração de ácido). O segundo planejamento experimental baseou-se em um planejamento composto central 22. A máxima solubilização dos açúcares (87% de eficiência) foi obtida em 153 °C e 1,8 mmol H2SO4 g-1, gerando cerca de 10 g L-1 total de tóxicos. Uma função objetivo foi elaborada a fim de limitar a formação de substâncias tóxicas (máximo de 4 g l-1) e maximizar a concentração dos açúcares. O melhor tratamento (59% de eficiência) foi de 118 °C e 2,8 mmol H2SO4 g-1 SS em 40 minutos. Após a otimização do tratamento de hidrólise foram realizados cultivos com o hidrolisado obtido no melhor tratamento do primeiro planejamento experimental, concentrado 4 vezes. Com relação à produção de etanol e xilitol, foram avaliados cultivos com consórcios e isolados microbianos. O consórcio contendo Zymomonas mobilis, Candida tropicalis e Candida guilliermondii, em condições anaeróbias, produziu 3,1 g L-1 e 2,2 g L-1 de etanol em 132 horas de cultivo sobre hidrolisado de casca de soja e meio sintético, respectivamente. Este consórcio, em condições microaerófilas, produziu 6,7 g L-1 de etanol (às 12 horas) e 2,3 g L-1 de xilitol (84 horas de cultivo) sobre o hidrolisado de casca de soja, e consumiu 100% dos açúcares presentes no cultivo sobre meio sintético sem a produção de etanol e xilitol. As leveduras C. guilliermondii e Debaryomyces hansenii, reconhecidas produtoras de xilitol foram testadas isoladamente sobre hidrolisado de casca de soja, em condições microaerófilas. C. guilliermondii produziu 1,4 g L-1 de etanol em 60 horas de cultivo e 3,6 g L-1 de xilitol em 120 horas de cultivo sobre hidrolisado de casca de soja. Em meio sintético houve a produção de aproximadamente 7 g L-1 de xilitol nas mesmas 120 horas. Não houve produção de etanol. D. hansenii produziu 8 g L-1 de xilitol em 24 horas de cultivo sobre hidrolisado de casca de soja. Em meio sintético não foi observada a produção de etanol e xilitol. / Lignocellulosic agro-industrial residues such as soybean hulls, are abundant supplies and low cost for the biotechnological production of compounds of high added value. This applies to the production of xylitol and ethanol. This biotechnological process promotes complete recovery of lignocellulosic residues, using the cellulose and hemicellulose fractions, to obtain commodities. This study aimed to optimize the diluted acid hydrolysis using an experimental design and increase knowledge about the biotechnological production of xylitol and ethanol through the cultivation of microorganisms on the hydrolyzate of soybean hulls. Soybean hull showed a residue very promising, since the total lignin content found in these samples was less than 10% and the content of fermentable sugars was 65%. The first experimental design was carried out in a full factorial design 23. The treatment (122 °C, 8.8 g g-1 and 2 mmol H2SO4 g-1 DM), which was out-performed the larger reaction time (40 min), released about 1.5 g L-1, 6.3 g L-1, 0.02 g L-1 and 0.07 g L-1 of glucose, xylose, furfural and hydroxymethylfurfural, respectively. The solid-liquid ratio (range of 8.8 to 11.2 g g-1) was not significant for the release of glucose and xylose, and an increase in reaction time showed a trend increase in the release of sugars. Based on the results of this first design, a second experimental design was carried out covering only the significant variables for the release of sugars (temperature and concentration of acid). The second experimental design was based on a central composite design 22. The maximum solubilization of sugars (87% efficiency) was obtained at 153 °C and 1.8 mmol H2SO4 g-1 DM, generating about 10 g L-1 of total toxic. An objective function was developed to minimize the formation of toxic substances and maximize the concentration of sugars, which was limited to 4 g L-1 the sum of toxic. The best treatment (59% efficiency) was 118 °C and 2.8 mmol H2SO4 g-1 DM in 40 minutes. After hydrolysis optimization, assays with microorganisms were carried out in the best hydrolyzate of the first experimental design, concentrated 4 times. The production of ethanol and xylitol were evaluated with isolated microbial crops and co-cultures. The consortium containing Zymomonas mobilis, Candida tropicalis and Candida guilliermondii, under anaerobic conditions, produced 3.1 g L-1 and 2.2 g L-1 ethanol (132 hours of culture) on hydrolyzate of soybean hulls and synthetic medium, respectively. Co-culture, under microaerophilic conditions, produced 6.7 g L-1 ethanol (12 hours) and 2.3 g L-1 of xylitol (84 hours) on the hydrolysate, and consumed 100% of sugars present in cultivation on synthetic medium without the production of ethanol and xylitol. Yeast C. guilliermondii and Debaryomyces hansenii, recognized producing xylitol were tested separately on hydrolyzate of soybean hulls, under microaerophilic conditions. C. guilliermondii produced 1.4 g L-1 of ethanol in 60 hours of culture and 3.6 g L-1 of xylitol in 120 hours of culture on hydrolyzate of soybean hulls. Synthetic medium was the production of approximately 7 g L-1 of xylitol on the same 120 hours. There was no production of ethanol. D. hansenii produced 8 g L-1 of xylitol in 24 hours of cultivation on hydrolyzate of soybean hulls in synthetic medium ethanol and xylitol were not produce.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-07-14T12:35:38Z No. of bitstreams: 1 texto completo.PDF: 521734 bytes, checksum: b98f356f3d3fb71da116b49bc39739b3 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-14T12:35:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.PDF: 521734 bytes, checksum: b98f356f3d3fb71da116b49bc39739b3 (MD5) Previous issue date: 2001-08-14 / Foram avaliadas duzentos e cinquenta e duas leveduras isoladas do ambiente da indústria de laticínios, dezoito leveduras isoladas de frutos de café e onze fungos filamentosos da micoteca do Departamento de Microbiologia da Universidade Federal de Viçosa, para obtenção de xilitol a partir de D-xilose. Esses microrganismos foram cultivados em meio mineral D-xilose e 0,5% leveduras, que acrescido de 1% de de extrato de levedura, a 30°C e 100 rpm. Dezenove apresentaram produtividade volumétrica (Q P ) entre 0,06 e 0,12 g L -1 h -1 e rendimento (Y P/S ) de 0,14 a 0,57 g g -1 , foram selecionadas. Os fungos filamentosos apresentaram baixa produção de xilitol variando de 0,14 a 0,52 g L -1 , e leveduras produtividade volumétrica (Q P ) de 0,002 a 0,006 g L -1 h -1 . As selecionadas foram avaliadas numa segunda triagem, com padronização do inóculo inicial. Para seis isolados, a produção de xilitol variou de 4,60 a 6,23 g L -1 , a partir de 10,73 g L -1 de D-xilose com produtividade específica (q P ) entre 0,17 e 0,26 mmol g -1 h -1 , Q P =0,10 a 0,13 g L -1 h -1 e Y P/S =0,43 a 0,58 g g -1 . Destacou-se a levedura 1.70, produzindo 6,23 g L -1 de xilitol (Q P =0,13 g L -1 h -1 , q P =0,26 mmol g -1 h -1 e Y P/S =0,58 g g -1 ), a qual foi selecionada para determinação das melhores condições de cultivo. A melhor -1 concentração de D-xilose foi 51,35 g L , com produção de 32,70 g L -1 de xilitol (Q P =0,49 g L -1 h -1 , q P =0,49 mmol g -1 h -1 e Y P/S =0,64 g g -1 ). Utilizando 1,45 g L -1 de massa celular, como parâmetros inóculo inicial, foram obtidos os melhores fermentativos (36,2 g L -1 de xilitol a partir de 56,80 g L -1 de D-xilose, Q P =0,60 g L -1 h -1 , q P =0,58 mmol g -1 h -1 e Y P/S =0,65 g g -1 ). A melhor taxa de aeração foi obtida com 200 rpm, produzindo 27,20 g L -1 de xilitol a partir de 46,70 g L -1 de D-xilose (Q P =0,90 g L -1 h -1 , q P =0,74 mmol g -1 h -1 e Y P/S =0,57 g g -1 ). Para 0,5% de extrato de levedura 33,00 g L -1 de xilitol a partir de 50,00 g L -1 de q P =0,67 mmol g -1 h -1 levedura DIFCO  e Y P/S =0,65 g g -1 ), e para MERCK  , obteve-se D-xilose (Q P =0,64 g L -1 h -1 , 0,5% de extrato de obteve-se 33,65 g L -1 de xilitol a partir de 47,00 g L -1 de D-xilose (Q P =0,67 g L -1 h -1 , q P =0,60 mmol g -1 h -1 e Y P/S =0,72 g g -1 ). A levedura 1.70 foi caracterizada por provas fisiológicas, bioquímicas e morfológicas, visando a identificação de gênero e espécie. Entretanto, os resultados não foram conclusivos, apesar da semelhança morfológica com o gênero Pichia. / Selection of microorganisms for conversion of xylose to xylitol. Adiviser: J orge Luiz Cavalcante Coelho. Committee Members: Flávia Maria Lopes Passos e Virgínia Maria Chaves-Alves. Two hundred fifty-two yeast isolated from a dairy industry environment, eighteen yeast isolated from coffee fruits and eleven filamentous fungi from the Universidade Federal de Viçosa, Microbiology Department fungal collection were screened for xylitol production by growing them in mineral medium supplemented with 1% D-xylose and 0.5% yeast extract, at 30°C and 100 rpm. Nineteen yeast that presented volumetric productivities (Q P ) between 0.06 and 0.12 g L -1 h -1 and yields (Y P/S ) from 0.14 to 0.57 g g -1 were selected. Xylitol production by the filamentous fungi was low, varying from 0.14 to 0.52 g L -1 presenting volumetric productivities (Q P ) from 0.002 to 0.006 g L -1 h -1 . In a second screening of the nineteen yeast selected, for six isolated, xylitol production varied -1 10.73 g L 4.60 to 6.23 g L -1 when starting with D-xylose. Specific productivities (q P ) varied between 0.17 and -1 0.26 mmol g 0.58 g g -1 . from h -1 , Q P from 0.10 to 0.13 g L -1 h -1 and Y P/S from 0.43 to Yeast 1.70 stood out, producing 6.23 g L -1 xylitol (Q P =0.13 g L -1 h -1 , q P =0.26 mmol g -1 h -1 and Y P/S =0.58 g g -1 ). Yeast 1.70 proved promising for xylitol production and its optimal growth conditions were therefore determined. The best D-xylose concentration was 51.35 g L -1 , resulting in production of 32.70 g L -1 xylitol (Q P =0.49 g L -1 h -1 , q P =0.49 mmol g -1 h -1 and Y P/S =0.64 g g -1 ). The best fermentation parameters were obtained using 1.45 g L -1 of cellular mass as initial inoculum (36.2 g L -1 xylitol from 56.80 g L -1 D-xylose, Q P =0.60 g L -1 h -1 , q P =0.58 mmol g -1 h -1 and Y P/S =0.65 g g -1 ). aeration rate 46.70 g L -1 was The best obtained at 200 rpm, producing 27.20 g L -1 xylitol from D-xylose (Q P =0.90 g L -1 h -1 , q P =0.74 mmol g -1 h -1 and Y P/S =0.57 g g -1 ). The addition of 0.5% MERCK  yeast extract produced 33.00 g L -1 xylitol from 49.40 g L -1 D-xilose (Q P =0.64 g L -1 h -1 , q P =0.67 mmol g - h -1 and Y P/S =0.65 g g -1 ) while the addition of 0.5% DIFCO  yeast extract produced 33.65 g L -1 xylitol from 47.00 g L -1 D-xylose (Q P =0.67 g L -1 h -1 , q P =0.60 mmol g -1 h -1 and Y P/S =0.72 g g -1 ). Yeast 1.70 was characterized through physiological, biochemical and morphological tests, in an attempt to identify it. However, in spite of a morphological similarity to the genus Pichia, results were inconclusive. / Dissertação importada do Alexandria

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-08T20:41:14Z No. of bitstreams: 1 CLEBSON SIDNEY SABINO LIMA - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2015..pdf: 1910216 bytes, checksum: 6e8e7c0ddc5ab288505e6465aa54f384 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-08T20:41:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CLEBSON SIDNEY SABINO LIMA - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2015..pdf: 1910216 bytes, checksum: 6e8e7c0ddc5ab288505e6465aa54f384 (MD5) Previous issue date: 2015-10-10 / Capes / O nordeste brasileiro é composto por uma rica diversidade biológica, grande parte do seu patrimônio biológico não pode ser encontrada em nenhum outro lugar do planeta, são inúmeras espécies de plantas adaptadas a condições de estresse hídrico inerente ao semiárido. Dentre estas plantas encontra-se a Macambira (Bromélia laciniosa) espécie que é utilizada como ração animal em períodos de seca, possui em sua composição celulose (28,03%), hemicelulose (37,24%) e lignina (5,42%). A hemicelulose pode ser convertida em xilose por hidrólise acida e posteriormente em xilitol por fermentação utilizando levedura Candida guilliermondii. Com a finalidade de avaliar a produção de xilitol utilizando folhas de macambira, realizou-se um acompanhamento cinético da hidrólise das folhas de macambira em 3 condições, variando a concentração de ácido em; 1, 3 e 5% (v/v) com temperaturas de 100, 120 e 140°C. A condição de maior extração de xilose foi com concentração de 3% e temperatura de 120°C onde por análises da composição química foi possível constatar que ocorreu um aumento na porcentagem de celulose e lignina de 28,03% para 44,48% e 5,42% para 23,13% respectivamente, confirmando que a celulose e a lignina ficaram mais expostas e que a hemicelulose foi hidrolisada pelo ácido, fato que foi comprovado pelas análises morfológicas e térmicas. Com a finalidade de avaliar o processo de fermentação do licor hidrolisado obtido nas melhores condições, foi realizada a fermentação utilizando a Candida guilliermondii CCT1516, onde a concentração de xilose ao início da fermentação era de 13,8 g/L e após 60 horas de fermentação este valor cai para zero, a concentração de xilitol produzida ao final da fermentação foi 5,4 g/L com eficiência de conversão de xilose em xilitol igual a 42,8% e produtividade volumétrica igual a 0,09 g/Lh. O fato da conversão de xilose em xilitol não ter sido eficiente pode ser devido à presença do ácido acético no hidrolisado, pois o mesmo pode inibir o crescimento celular e consequentemente a formação do xilitol. Os parâmetros cinéticos avaliados ainda são baixos e o procedimento de fermentação ainda necessita ser otimizado para obtenção de melhores rendimentos e produtividade. / The Brazilian northeast is composed of an abundant biological diversity, much of its biological patrimony can not be found anywhere else on the planet. There are countless species of plants adapted to conditions of water stress inherent in the semiarid region. Among these plants, the macambira (Bromelia laciniosa) is a species that is used as animal feed in times of drought; it has cellulose (28.03%), hemicellulose (37.24%) and lignin (5.42%) in its composition. Hemicellulose can be converted into xylose by acid hydrolysis and subsequently to xylitol by fermentation using the yeast Candida guilliermondii. In order to evaluate the production of xylitol using macambira sheets, it was performed a kinetic monitoring of the hydrolysis of macambira sheets by varying the acid concentration 1, 3 and 5% (v / v) and temperatures of 100, 120 and 140 °C. The condition of higher xylose extraction was with a concentration of 3% and a temperature of 120 ° C. For analysis of chemical composition, it was found that there was an increase in the percentage of cellulose and lignin from 28.03% to 44.48% and 5.42% to 23.13%, respectively, confirming that the cellulose and lignin were more exposed and hemicellulose was hydrolyzed by acid. This fact was confirmed by morphological and thermal analysis. In order to evaluate the fermentation of the hydrolyzate liquor obtained in optimum conditions, the fermentation was conducted using Candida guilliermondii CCT1516 and the concentration of xylose approximately 13.8 g / L at the beginning of the fermentation. After 60 hours of fermentation this value fell to zero, the concentration of xylitol produced at the end of fermentation was 5.4 g / L with an efficiency of xylose to xylitol conversion equal to 42.8%, and volumetric productivity of 0.09 g/Lh. The fact of xylitol to xylose conversion had not been efficient may be due to the presence of acetic acid in the hydrolyzate since it can inhibit cell growth and consequently the formation of xylitol. The kinetic parameters evaluated are still low and the fermentation procedure still needs to be optimized to obtain better yields and productivity.

Os resíduos lignocelulósicos agroindustriais, como a casca de arroz, são fontes abundantes e de baixo custo de celulose e hemicelulose, para produção biotecnológica de compostos de alto valor agregado, como os alcoóis, etanol e xilitol. O presente trabalho teve como objetivo otimizar a hidrólise ácida diluída da casca de arroz, utilizando como ferramenta o planejamento experimental, e ampliar os conhecimentos sobre a produção biotecnológica de etanol e xilitol, mediante o cultivo de microrganismos sobre esse hidrolisado. Um planejamento composto central 22 com três pontos centrais foi realizado abrangendo apenas as variáveis significativas para liberação de açúcares (temperatura e concentração de ácido). A máxima solubilização dos açúcares (70% de eficiência) foi obtida a 150ºC e 3 mmol H2SO4 g-1 sólido seco (SS), gerando cerca de 2,3 g L-1 de tóxicos totais (soma de inibidores ácido acético, furfural e hidroximetilfurfural). No entanto, é desejável que o hidrolisado contenha baixo teor de compostos tóxicos, já que estes podem comprometer a eficiência da fermentação. Sendo assim, a condição que empregou a temperatura de 129ºC e 4,4 mmol H2SO4 g-1 SS, apresentando 52% de eficiência na liberação de açúcares e apenas 0,18 g l-1 de inibidores, foi selecionada. Cultivos sobre meio semissintético e hidrolisado de casca de arroz, a 180 rpm e 30oC, foram realizados em agitador orbital, utilizando leveduras fermentadoras de hexoses e pentoses, como Saccharomyces cerevisiae, e Candida shehatae, Pichia stipitis e Spathaspora arborariae, respectivamente, em cultivos isolados e em co-cultivo. As cepas testadas isoladamente apresentaram valores de produtividade de etanol (YP/S) entre 0,35 e 0,46 g g-1, enquanto que o rendimento dos co-cultivos variou de 0,30 a 0,77 g g-1 de etanol, sobre ambos os meios. Cultivos foram conduzidos em biorreatores submersos utilizando S. cerevisiae, individualmente e em consórcio com S. arborariae sobre hidrolisado de casca de arroz (1 vvm de aeração e 300 rpm). O maior rendimento de etanol foi obtido no cultivo isolado de S. cerevisiae, com YP/S de 0,52 g g-1, enquanto que o co-cultivo apresentou um YP/S de 0,42 g g-1. Foi avaliado o desempenho do processo de sacarificação e fermentação simultânea sobre hidrolisado de casca de arroz não filtrado, associando um complexo enzimático (contendo celulases e xilanases) ao co-cultivo (S. cerevisiae - S. arborariae), este processo aumentou a produtividade de etanol em 26%. / Agroindustrial lignocellulosic residues such as rice hulls, are abundant resources and low cost of cellulose and hemicellulose, compounds for biotechnological production of high value by-products, such as alcohols, ethanol and xylitol. This study aimed to optimize the dilute acid hydrolysis of rice hull, using the experimental design tool and expand knowledge about the biotechnological production of ethanol and xylitol by cultivation of microorganisms on the hydrolysate. A 22 central composite design with three central points was carried out covering only the significant variables for the release of sugars (acid concentration and temperature). The maximum sugars solubilization (70% efficiency) was obtained at 150°C and 3 mmol H2SO4 g-1 dry solids (SS), generating about 2.3 g L-1 of toxic compounds (sum of acetic acid inhibitors, furfural and hydroxymethylfurfural). However, it is desirable that the hydrolysate contains low levels of toxic compounds, as these can compromise the efficiency of fermentation. Thus, the condition that used the temperature of 129°C and 4.4 mmol g-1 H2SO4 g-1 SS, with 52% efficiency in the release of sugars and only 0.18 g l-1 inhibitors, has been selected. Cultures on semi-synthetic medium and hydrolysate rice hull at 180 rpm and 30oC, were performed in shaker, using yeast that ferment hesoxes as Saccharomyces cerevisiae, and pentoses as Candida shehatae, Pichia stipitis and Spathaspora arborariae, in isolated cultures and co-cultivation. The strains tested alone showed ethanol yields coefficients values (YP/S) between 0.35 and 0.46 g g-1, while the yields of co-cultures varied from 0.30 to 0.77 g g-1 ethanol, on both media. Cultures were conducted in submerged bioreactors using S. cerevisiae, both individually and in consortium with S. arborariae on hydrolysate rice hull (1 vvm aeration and 300 rpm). The highest ethanol yield coefficient was obtained in the culture isolate of S. cerevisiae, with YP/S = 0.52 g g-1, while the co-culture showed YP/S of 0.42 g g-1. The performance of the simultaneous saccharification and fermentation process of rice hull hydrolysate (unfiltered), involving an enzyme complex (containing cellulases and xylanases) to co-cultivation (S. cerevisiae-S. arborariae), were evaluated, and this process increases the ethanol yield in 26%.