Orientador: Crispin Humberto Garcia-Cruz / Banca: Vanildo Luiz Del Bianchi / Banca: Hamilton Cabral / Resumo: A levana é um polissacarídeo formado basicamente de unidades de frutose ligadas em (2 6). Este biopolímero possui diversas aplicações tanto na indústria alimentícia quanto na área da saúde. A levana é produzida pela bactéria Gram-negativa Zymomonas mobilis. Por fermentação de um meio contendo sacarose, esse microrganismo lança ao meio de cultura duas enzimas extracelulares: a sacarase extracelular e a levanasacarase. A enzima sacarase extracelular (SacC) tem uma alta atividade específica de hidrólise de sacarose e a enzima levanasacarase (SacB) é responsável tanto pela hidrólise do dissacarídeo quanto pela formação de levana. Dentre os fatores que regulam as atividades enzimáticas podemos citar o tampão utilizado (pH), a temperatura, a concentração de sacarose e a presença de íons metálicos. O presente projeto teve por objetivos determinar os melhores parâmetros para a produção do biopolímero levana e seu extrato enzimático, após fermentação do meio de cultura por Zymomonas mobilis CCT 4494. Além disso, foi caracterizado o extrato enzimático quanto à atividade de hidrólise de sacarose e de formação de levana. Os resultados obtidos mostraram que a maior produção de levana ocorreu em 96horas de fermentação, num meio contendo 200g/L de sacarose, incubado a 30°C, 200rpm e pH inicial de 6,0. Entretanto, o extrato enzimático bruto com maior atividade de sacarase foi obtido num meio com 200g/L de sacarose, 200rpm, 30°C, pH inicial de 7,0 e 6 horas de incubação. Para a caracterização deste extrato enzimático bruto, quanto a sua atividade de hidrólise de sacarose, inicialmente determinou-se o período ideal de reação com o substrato, sendo o mesmo definido como 10 minutos. Posteriormente foram determinados o pH, a temperatura e a concentração de sacarose ótimos, sendo de 4,0, 40°C e 0,15M, respectivamente. O sistema enzimático teve a maior... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The levan is a polysaccharide formed basically of units of fructose connected in (2 6). This biopolymer has many applications in both the food industry as in health. The levan is produced by Gram-negative bacteria Zymomonas mobilis. By fermentation of a medium containing sucrose, this microorganism launches to the middle of culture two enzymes extracellular: the extracellular sucrase and levansucrase. The enzyme extracellular sucrase (SacC) has a high specific activity of hydrolysis of sucrose and the enzyme levansucrase (SacB) is responsible for hydrolysis of both disaccharides as the formation of levan. Among the factors that regulate the enzymatic activities can cite the buffer used (pH), the temperature, concentration of sucrose and the presence of metal ions. This project aimed at determining the best parameters for the production of the biopolymer levan and its enzymatic extract, after fermentation of the mean of culture by Zymomonas mobilis CCT 4494. Moreover, was characterized the enzymatic extract as the activity of hydrolysis of sucrose and training of levan. The results showed that the majority production of levan occurred on 96hours of fermentation, in a medium containing 200g/L of sucrose, incubated at 30°C, 200rpm and initial pH of 6.0. Meanwhile, the crude enzymatic extract with higher activity of sucrase was achieved in a medium with 200g/L of sucrose, 200rpm, 30°C, initial pH of 7.0 and 6 hours of incubation. For the characterization of this crude enzymatic extract, as its activity in hydrolysis of sucrose, initially it was determined the ideal period of reaction with the substrate, being the period defined as 10 minutes. Later were determined the pH, the temperature and the concentration of sucrose great, being 4.0, 40°C and 0,15M respectively. The enzymatic system was more stable at pH 4.0, keeping 100% of your activity of sucrase, and pH values of 5,5 and 6,5... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Crispin Humberto Garcia-Cruz / Banca: Eleni Gomes / Banca: Ranulfo Monte Alegre / Banca: Vanildo Luiz Del Bianchi / Banca: Hamilton Cabral / Resumo: O principal produto da fermentação de açúcares por Zymomonas mobilis é o etanol quando glicose e frutose são utilizadas como fontes de carbono. Entretanto, quando sacarose é empregada na fermentação, o rendimento do etanol diminui devido à formação de subprodutos como levana, sorbitol, acetaldeído, ácido acético, pequenas quantidades de alguns álcoois superiores e fenol. A utilização de produtos agroindustriais, como o caldo e melaço de cana-deaçúcar, é uma alternativa para reduzir o custo final dos produtos de fermentação devido à disponibilidade de aquisição e composição química desses substratos. Este trabalho teve como objetivo utilizar substratos alternativos e otimizar as condições de fermentação para a produção de etanol, levana e sorbitol por Zymomonas mobilis CCT 4494. Também foi considerado o efeito da variação do substrato e de sais minerais adicionados nos meios de produção (sintético, caldo e melaços de cana-de-açúcar). Para a obtenção dos produtos de fermentação, foi aplicada a metodologia de superfície de resposta, seguindo um planejamento fatorial do tipo 27-2, de acordo com o modelo proposto por Box e Hunter, onde as variáveis independentes estudadas foram: pH inicial do meio de cultivo, temperatura de incubação, concentração do substrato e efeito da adição de KCl, K2SO4, MgSO4, CaCl2. Durante a realização das fermentações foi observado que a bactéria Zymomonas mobilis CCT 4494 se adaptou nos meios de fermentação contendo altas concentrações de sacarose e suportou a variação do pH e da temperatura de fermentação. O aumento da concentração da fonte de carbono favoreceu a formação dos produtos levana e etanol, entretanto, não houve produção de sorbitol. O meio sintético proporcionou maior rendimento de levana e etanol, enquanto que, os meios alternativos caldo e melaços de cana-de-açúcar... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The main product from fermentation of sugars by Zymomonas mobilis is ethanol when glucose and fructose are used as carbon sources. However, when sucrose is used in the fermentation medium, ethanol yield decreases due to the formation of by-products such as levan, sorbitol, acetaldehyde, acetic acid, small amounts of some superior alcohols and phenol. The use of agro industrial by products, such as sugarcane juice and molasses, is an alternative to reduce the final cost of fermentation products due to the constant availability and to the chemical composition of these by substrates. This study had the aim of using alternative substrates and of optimizing fermentation conditions for the production of ethanol, levan and sorbitol by Zymomonas mobilis CCT 4494. The effect of variation of substrate and mineral salts added to the production media (synthetic, sugarcane juice and molasses) was also considered. To obtain the fermentation products, response surface methodology was employed, following a 27-2 factorial planning, according to the model proposed by Box and Hunter, where the independent variables studied were: initial medium pH, incubation temperature, substrate concentration and effect of the addition of KCl, K2SO4, MgSO4, CaCl2. During the fermentations, it was noted that the bacteria Zymomonas mobilis CCT 4494 well adapted in the media containing high concentrations of sucrose and tolerated pH and temperature variations. The increase of carbon source concentration favored the formation of levan and ethanol, however, there was no sorbitol production. The synthetic medium offered higher levan and ethanol yield, whereas alternative media sugarcane juice and molasses, favored cellular growth. Among the independent variables analyzed with the best medium (synthetic) for biosynthesis of the biopolymer and ethanol, the ones that significantly (p<0.05) affected were KCl, K2SO4, CaCl2... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor