O presente trabalho se propôs a avaliar o efeito de uma etapa de tratamento alcalino no bagaço de malte visando à extração de acetato e de compostos fenólicos, e como consequência diminuir a concentração destes no hidrolisado hemicelulósico. Foi ainda objetivo deste trabalho, estudar o efeito do tratamento alcalino na bioconversão das frações celulósica e hemicelulósica do bagaço de malte, por meio de fermentação com as leveduras Kluyveromyces marxianus e Pichia stipitis, respectivamente. Os resultados mostraram que para todas as condições de tratamento alcalino avaliadas, ocorreu solubilização de acetato, compostos fenólicos e furanos, não sendo observada solubilização de açúcares. A capacidade de solubilização destes compostos aumentou com o aumento da concentração de hidróxido de sódio empregada até o tempo de 40 min, sendo observada uma concentração máxima de 0,86 g/L, 13,0 g/L e 0,58 g/L empregando 1%%, 2% e 2% de NaOH, respectivamente. Para todas as condições avaliadas, o tratamento alcalino do bagaço de malte reduziu a concentração de ácido acético no hidrolisado hemicelulósico. A menor concentração (0,026 g/L) foi obtida após 20 minutos de tratamento com 2% de NaOH. Com relação à concentração xilose, o menor teor desta pentose (8,3 g/L) foi obtido após o tratamento do bagaço com 0,25 % de NaOH por 2 minutos e o maior (22,0 g/L) com 0,5% de NaOH por 60 minutos. Visando estabelecer as condições de tratamento alcalino que permitissem uma redução na concentração de ácido acético, concomitantemente ao favorecimento da solubilização de xilose no hidrolisado hemicelulósico e de glicose no hidrolisado celulósico, as condições de temperatura e concentração de NaOH do tratamento alcalino do bagaço de malte foram otimizadas através de um planejamento estatístico. Nas condições otimizadas (concentração de NaOH de 0,63%, temperatura de 67,6°C e tempo de 20 min), o tratamento alcalino do bagaço de malte promoveu uma redução de 90% na concentração de ácido acético, concomitante ao aumento de 4,5% e 15% na concentração de xilose no hidrolisado hemicelulósico e concentração de glicose no hidrolisado celulósico, respectivamente. Os resultados referentes à bioconversão da fração celulósica demonstraram que para ambas as configurações de processo avaliadas (SHF e SSF) a fermentação da celulignina do material tratado (CLT) forneceu maior concentração de etanol, e essa diferença foi mais pronunciada na SSF. Além disso, na SSF, a produtividade volumétrica total em etanol, a qual considera o tempo de sacarificação e fermentação no processo foi aumentada em 2,2 vezes em relação à SHF. Com relação a bioconversão da hemicelulose, os resultados mostraram que tanto para o hidrolisado do bagaço referência não tratado (HHR) quanto para o previamente tratado com álcali (HHT), a concentração máxima de etanol foi obtida após 89 horas de fermentação, porém na fermentação do (HHT) a produção de etanol foi cerca de 3 vezes superior a obtida no (HHR), passando de 5,8 para 17,4 g/L. Com base nos resultados obtidos, pode-se concluir que a etapa de tratamento alcalino do bagaço de malte, provavelmente promoveu mudanças estruturais na celulignina aumentando a liberação de glicose no hidrolisado e ainda foi capaz de remover substâncias inibidoras do metabolismo microbiano, especialmente o ácido acético, favorecendo o processo fermentativo da fração hemicelulósica. / This study aimed to evaluate the effect of alkaline treatment in brewer\'s spent grain on extraction of acetate and phenolic compounds, and consequently to decrease their levels on hemicellulosic hydrolyzate. In addition, the effect of the alkali treatment on the bioconversion of cellulose and hemicellulose hydrolyzates employing Kluyveromyces marxianus and Pichia stipitis, respectively, was also evaluated. The results showed that for all conditions of treatment studied occurred solubilization of acetate, phenolics and furans, but not sugars. The solubilizing capacity of these compounds increased with increasing concentration of sodium hydroxide employed until the time of 40 min, and the maximum concentration observed was 0.86 g / L 13.0 g / L and 0.58 g / L from 1%, 2% NaOH and 2%, respectively. For all conditions evaluated, alkali treatment of brewer\'s spent grain reduced the acetic acid concentration in hemicellulosic hydrolyzate. The lowest concentration (0.026 g / L) was obtained after 20 minutes with 2% NaOH. With respect to xylose concentration, the lower content of this pentose (8.3 g / L) was obtained after the treatment with 0.25% NaOH for 2 minutes and the highest (22.0 g / L) with 0.5 % NaOH for 60 minutes. To establish optimal conditions of temperature and NaOH concentration in the alkaline treatment aiming to decrease the concentration of acetic acid and, at the same time, increase the solubilization of xylose in the hemicellulose hydrolyzate and glucose in the cellulosic hydrolyzed, a statistical design was used. Under optimized conditions (NaOH concentration of 0.63%, a temperature of 67.6 °C and time of 20 min) alkaline treatment of the brewer\'s spent grain promoted a decrease of 90% in acetic acid concentration, concomitant to an increase of 4.5% and 15% on xylose concentration in the hemicellulose hydrolyzate and on glucose concentration in the cellulosic hydrolyzate, respectively. The results concerning the bioconversion of cellulosic fraction showed that for both configurations of the process evaluated (SHF and SSF) the treated material cellulignin (CLT) provided higher ethanol concentration, and this difference was more pronounced in SSF. In addition, in SSF, the total ethanol volumetric productivity, which considers time saccharification and fermentation process was increased by 2.2 times compared to SHF. In relation to the hemicellulose bioconversion, the results showed that for both hydrolyzate employed, i.e untreated (HHR) and previously treated with alkali (HHT), the maximum ethanol concentration was achieved after 89 hours of fermentation, however the ethanol production in HHT was about 3 times higher obtained in HHR (from 5.8 to 17.4 g/L). Based on these results, we conclude that the alkali treatment, probably induced structural changes in the fraction of cellulignin regarding glucose released in the hydrolyzate and still was able to remove substances inhibitory to microbial metabolism, especially acetic acid, favoring the fermentation of hemicellulose fraction.

Atualmente, há um grande incentivo governamental para a produção de biodiesel a partir de óleo de mamona. O aumento na fabricação desse óleo irá aumentar a produção de torta de mamona, que tem grande potencial de emprego na tecnologia de material biodegradável e utilização na alimentação animal, se destoxificada. Os objetivos desta tese foram a caracterização química da torta de mamona, a extração de suas proteínas para desenvolvimento de material biodegradável, e a caracterização do resíduo sólido do processo de extração, visando seu uso na alimentação animal. A extração das proteínas da torta de mamona foi feita por solubilização em meio alcalino. Inicialmente, diversos parâmetros (velocidade de agitação, concentração da torta na solução extratora e temperatura de extração) foram testados no intuito de aumentar o rendimento de extração das proteínas, utilizando-se NaOH (pH = 9). Em seguida, diversos experimentos foram realizados para se avaliar os efeitos do pH (8-12) e/ou do tipo de agente alcalino (NaOH, KOH e Ca(OH)2) na extração das proteínas da torta de mamona, sempre à temperatura de 50°C, velocidade de agitação de 400rpm, e concentração da torta na solução extratora de 20%. Os extratos proteicos obtidos foram liofilizados (EPL), e os resíduos foram desidratados em estufa (40°C/24 horas). Análises para determinação da composição bromatológica, minerais, amido, compostos fenólicos totais, ácidos graxos, aminoácidos, fibra dietética, da microestrutura, atividade alergênica, eletroforese dimensional e identificação de ricina foram feitas na matéria prima, nas proteínas extraídas e nos resíduos. A composição de aminoácidos foi analisada no extrato proteico liofilizado (EPL) e nos resíduos somente nas amostras preparadas com NaOH. A composição bromatológica das matérias primas (semente, torta e farelo) mostrou elevados teores de óleo (43,6%) e fibras (29,5%) para as sementes; bem como altos teores de proteína (36-40%) e fibras (29-30%) para a torta e o farelo de mamona. A semente de mamona apresentou valores de minerais considerados razoáveis para oleaginosas, e a torta de mamona apresentou alta proporção de K; Ca e P, importantes para alimentação animal. Verificou-se alto teor de ácido ricinoléico (79-90%) nas matérias primas avaliadas. A torta de mamona apresentou altos teores de ácido glutâmico (15%), arginina (11%) e triptofano (9%), sendo que os teores dos outros aminoácidos variaram entre 2 e 7%. Os resultados da caracterização química dos EPL e dos resíduos foram dependentes principalmente do pH de extração das proteínas. Observou-se aumento da concentração de proteína (64-68%) e de cinzas (13-19%), nos EPL, em função do aumento do pH (10 - 12), independente do tipo de agente alcalinizante. Os resíduos obtidos da extração dos EPL apresentaram teores de proteína, cinzas e fibras variando entre 20 e 34%, 12 e 17% e 39 e 42%, respectivamente. Em relação ao perfil de minerais dos EPL, verificou-se aumento nas concentrações de Na e Mn com o aumento do pH para ambos agentes alcalinizantes. O perfil de minerais dos resíduos mostrou aumento significativo nos teores de Na e K com aumento do pH de extração, ajustado com NaOH e KOH, respectivamente. O teor de ácido ricinoléico foi menor no resíduo, e maior no EPL, obtidos em pH 12 ajustado com NaOH. A composição de aminoácidos dos resíduos sofreu efeito do pH apenas para o pH 12. Os aminoácidos presentes em maior concentração nos EPL e nos resíduos foram ácido glutâmico, triptofano e arginina. Os EPL e os resíduos obtidos da extração das proteínas apresentaram menor poder alergênico avaliado pelo teste de desgranulação de mastócitos obtidos do lavado peritoneal de ratos. O perfil eletroforético dos EPL e dos resíduos mostrou maior proporção de proteínas com massa molecular entre 29-36kDa, seguidos por proteínas de massa molecular ao redor de 20kDa e menor proporção de proteínas de massa molecular entre 45-66kDa. Não foi observada a presença da ricina nos resíduos obtidos em pH 12. Os resultados de todos os experimentos de extração das proteínas da torta de mamona permitiram escolher os melhores parâmetros de extração: temperatura = 50°C, velocidade de agitação = 400rpm, concentração da torta na solução extratora = 20%, pH = 12 e agente alcalinizante = NaOH. Em conclusão, o processo de extração de proteínas por solubilização alcalina permitiu a produção de concentrado proteico com características interessantes para a produção de material biodegradável (agricultura e biofilmes), e de resíduos ainda com alto teor de proteínas e de fibras, isento de ricina, podendo, portanto ser utilizado na alimentação animal. / Presently, there is large government incentive for biodiesel production from castor seed oil. The increase of this oil fabrication will raise the production of castor seed pulp, which has great potential for utilization for biodegradable material technology and for animal feed, if detoxified. The objectives of this research were the chemical characterization of the castor seed pulp, the extraction of the proteins for biodegradable material developing, and the characterization of the solid residue of the extraction process, aiming its use for animal feed. The protein extraction from the castor seed pulp was made through solubilization in alkaline medium. Initially, several parameters (stirring speed, pulp concentration in the extraction solution and extraction temperature) were tested aiming the optimization of the protein extraction yield, using NaOH (pH 9). Subsequently, several experiments were realized to evaluate the effects of pH (8-12) and/or of the type of alkaline agent (NaOH, KOH and CaOH) on the castor seed pulp protein extraction, always at 50 °C, 400rpm stirring speed, and 20 % pulp concentration in the extraction solution. The obtained protein extracts were lyophilized (EPL), and the residues were dehydrated in stove (40 °C/24 h). The raw material, the extracted proteins and the residues were analyzed for bromatologic composition, minerals, starch, total phenolic compounds, fatty acids, amino acids, dietetic fiber, microstructure, allergenic activity, dimensional electrophoresis and ricin identification. The amino acids composition was analyzed on the lyophilized extract (EPL) and in the residues of the samples prepared with NaOH. The bromatologic composition of the raw materials (seed, pulp and meal) showed high content of oil (43.6 %) and fiber (29.5 %) for the seeds; as well as high amounts of protein (36-40 %) and fiber (29-30 %) for the pulp and the castor seed meal. The castor seed had average mineral values for oil seeds, and the castor seed pulp showed high percentage of K, Ca and P, valuable for animal feed. The evaluated raw materials had high percentage of ricinoleic acid (79-90 %). The castor seed pulp showed high percentage of glutamic acid (15 %), arginine (11 %) and triptophane (9 %). The percentage of the other amino acids varied between 2 and 7 %. The results of the chemical characterization of the EPL and of the residues were mainly dependent on the pH during protein extraction. It was observed an increase of the protein concentration (64-68 %) and of the ash (13-19 %), within the EPL, due to the pH raise (10 - 12), independently of the type of alkaline agent. The residues of the EPL extraction showed protein, ash and fiber content varying between 20 and 34%, 12 and 17% e 39 and 42%, respectively. Concerning the mineral profile of the EPL, an increase of Na and of Mn was observed with the increase of pH for both alkaline agents. The mineral profile of the residues showed a significant increase of the Na and the K content with the increase of the pH of the extraction solution, adjusted with NaOH and KOH, respectively. The ricinoleic acid content was lower in the residue, and higher in the EPL, obtained at pH 12 using NaOH. The amino acid composition of the residues was affected by the pH only at pH 12. The higher content of amino acid in the EPL and in the residues was of glutamic acid, triptophane and arginine. The EPL and the residues of the protein extraction showed low allergenic capacity evaluated by the mastocyte degranulation test obtained from the peritoneal wash of rats. The electrophoresis profile of the EPL and of the residues showed higher content of proteins with molecular weight varying between 29-36 kDa, followed by proteins with molecular weight around 20 kDa and lower proportion of proteins with molecular weight between 45 and 66 kDa. Ricin was not observed in the residues obtain at pH 12. The results of all the experiments of protein extraction of the castor seed pulp allowed to select the best extraction parameters: temperature = 50 °C, stirring speed = 400rpm, castor seed pulp concentration in the extraction solution = 20 %, pH = 12 and alkaline agent = NaOH. In conclusion, through the alkaline protein extraction process it was possible to achieve a protein concentrate with interesting properties for biodegradable material production (agriculture and biofilms), and of ricinless residues which still have high content of proteins and fiber that can be used for animal feed.

O presente trabalho se propôs a avaliar o efeito de uma etapa de tratamento alcalino no bagaço de malte visando à extração de acetato e de compostos fenólicos, e como consequência diminuir a concentração destes no hidrolisado hemicelulósico. Foi ainda objetivo deste trabalho, estudar o efeito do tratamento alcalino na bioconversão das frações celulósica e hemicelulósica do bagaço de malte, por meio de fermentação com as leveduras Kluyveromyces marxianus e Pichia stipitis, respectivamente. Os resultados mostraram que para todas as condições de tratamento alcalino avaliadas, ocorreu solubilização de acetato, compostos fenólicos e furanos, não sendo observada solubilização de açúcares. A capacidade de solubilização destes compostos aumentou com o aumento da concentração de hidróxido de sódio empregada até o tempo de 40 min, sendo observada uma concentração máxima de 0,86 g/L, 13,0 g/L e 0,58 g/L empregando 1%%, 2% e 2% de NaOH, respectivamente. Para todas as condições avaliadas, o tratamento alcalino do bagaço de malte reduziu a concentração de ácido acético no hidrolisado hemicelulósico. A menor concentração (0,026 g/L) foi obtida após 20 minutos de tratamento com 2% de NaOH. Com relação à concentração xilose, o menor teor desta pentose (8,3 g/L) foi obtido após o tratamento do bagaço com 0,25 % de NaOH por 2 minutos e o maior (22,0 g/L) com 0,5% de NaOH por 60 minutos. Visando estabelecer as condições de tratamento alcalino que permitissem uma redução na concentração de ácido acético, concomitantemente ao favorecimento da solubilização de xilose no hidrolisado hemicelulósico e de glicose no hidrolisado celulósico, as condições de temperatura e concentração de NaOH do tratamento alcalino do bagaço de malte foram otimizadas através de um planejamento estatístico. Nas condições otimizadas (concentração de NaOH de 0,63%, temperatura de 67,6°C e tempo de 20 min), o tratamento alcalino do bagaço de malte promoveu uma redução de 90% na concentração de ácido acético, concomitante ao aumento de 4,5% e 15% na concentração de xilose no hidrolisado hemicelulósico e concentração de glicose no hidrolisado celulósico, respectivamente. Os resultados referentes à bioconversão da fração celulósica demonstraram que para ambas as configurações de processo avaliadas (SHF e SSF) a fermentação da celulignina do material tratado (CLT) forneceu maior concentração de etanol, e essa diferença foi mais pronunciada na SSF. Além disso, na SSF, a produtividade volumétrica total em etanol, a qual considera o tempo de sacarificação e fermentação no processo foi aumentada em 2,2 vezes em relação à SHF. Com relação a bioconversão da hemicelulose, os resultados mostraram que tanto para o hidrolisado do bagaço referência não tratado (HHR) quanto para o previamente tratado com álcali (HHT), a concentração máxima de etanol foi obtida após 89 horas de fermentação, porém na fermentação do (HHT) a produção de etanol foi cerca de 3 vezes superior a obtida no (HHR), passando de 5,8 para 17,4 g/L. Com base nos resultados obtidos, pode-se concluir que a etapa de tratamento alcalino do bagaço de malte, provavelmente promoveu mudanças estruturais na celulignina aumentando a liberação de glicose no hidrolisado e ainda foi capaz de remover substâncias inibidoras do metabolismo microbiano, especialmente o ácido acético, favorecendo o processo fermentativo da fração hemicelulósica. / This study aimed to evaluate the effect of alkaline treatment in brewer\'s spent grain on extraction of acetate and phenolic compounds, and consequently to decrease their levels on hemicellulosic hydrolyzate. In addition, the effect of the alkali treatment on the bioconversion of cellulose and hemicellulose hydrolyzates employing Kluyveromyces marxianus and Pichia stipitis, respectively, was also evaluated. The results showed that for all conditions of treatment studied occurred solubilization of acetate, phenolics and furans, but not sugars. The solubilizing capacity of these compounds increased with increasing concentration of sodium hydroxide employed until the time of 40 min, and the maximum concentration observed was 0.86 g / L 13.0 g / L and 0.58 g / L from 1%, 2% NaOH and 2%, respectively. For all conditions evaluated, alkali treatment of brewer\'s spent grain reduced the acetic acid concentration in hemicellulosic hydrolyzate. The lowest concentration (0.026 g / L) was obtained after 20 minutes with 2% NaOH. With respect to xylose concentration, the lower content of this pentose (8.3 g / L) was obtained after the treatment with 0.25% NaOH for 2 minutes and the highest (22.0 g / L) with 0.5 % NaOH for 60 minutes. To establish optimal conditions of temperature and NaOH concentration in the alkaline treatment aiming to decrease the concentration of acetic acid and, at the same time, increase the solubilization of xylose in the hemicellulose hydrolyzate and glucose in the cellulosic hydrolyzed, a statistical design was used. Under optimized conditions (NaOH concentration of 0.63%, a temperature of 67.6 °C and time of 20 min) alkaline treatment of the brewer\'s spent grain promoted a decrease of 90% in acetic acid concentration, concomitant to an increase of 4.5% and 15% on xylose concentration in the hemicellulose hydrolyzate and on glucose concentration in the cellulosic hydrolyzate, respectively. The results concerning the bioconversion of cellulosic fraction showed that for both configurations of the process evaluated (SHF and SSF) the treated material cellulignin (CLT) provided higher ethanol concentration, and this difference was more pronounced in SSF. In addition, in SSF, the total ethanol volumetric productivity, which considers time saccharification and fermentation process was increased by 2.2 times compared to SHF. In relation to the hemicellulose bioconversion, the results showed that for both hydrolyzate employed, i.e untreated (HHR) and previously treated with alkali (HHT), the maximum ethanol concentration was achieved after 89 hours of fermentation, however the ethanol production in HHT was about 3 times higher obtained in HHR (from 5.8 to 17.4 g/L). Based on these results, we conclude that the alkali treatment, probably induced structural changes in the fraction of cellulignin regarding glucose released in the hydrolyzate and still was able to remove substances inhibitory to microbial metabolism, especially acetic acid, favoring the fermentation of hemicellulose fraction.

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Atualmente, há um grande incentivo governamental para a produção de biodiesel a partir de óleo de mamona. O aumento na fabricação desse óleo irá aumentar a produção de torta de mamona, que tem grande potencial de emprego na tecnologia de material biodegradável e utilização na alimentação animal, se destoxificada. Os objetivos desta tese foram a caracterização química da torta de mamona, a extração de suas proteínas para desenvolvimento de material biodegradável, e a caracterização do resíduo sólido do processo de extração, visando seu uso na alimentação animal. A extração das proteínas da torta de mamona foi feita por solubilização em meio alcalino. Inicialmente, diversos parâmetros (velocidade de agitação, concentração da torta na solução extratora e temperatura de extração) foram testados no intuito de aumentar o rendimento de extração das proteínas, utilizando-se NaOH (pH = 9). Em seguida, diversos experimentos foram realizados para se avaliar os efeitos do pH (8-12) e/ou do tipo de agente alcalino (NaOH, KOH e Ca(OH)2) na extração das proteínas da torta de mamona, sempre à temperatura de 50°C, velocidade de agitação de 400rpm, e concentração da torta na solução extratora de 20%. Os extratos proteicos obtidos foram liofilizados (EPL), e os resíduos foram desidratados em estufa (40°C/24 horas). Análises para determinação da composição bromatológica, minerais, amido, compostos fenólicos totais, ácidos graxos, aminoácidos, fibra dietética, da microestrutura, atividade alergênica, eletroforese dimensional e identificação de ricina foram feitas na matéria prima, nas proteínas extraídas e nos resíduos. A composição de aminoácidos foi analisada no extrato proteico liofilizado (EPL) e nos resíduos somente nas amostras preparadas com NaOH. A composição bromatológica das matérias primas (semente, torta e farelo) mostrou elevados teores de óleo (43,6%) e fibras (29,5%) para as sementes; bem como altos teores de proteína (36-40%) e fibras (29-30%) para a torta e o farelo de mamona. A semente de mamona apresentou valores de minerais considerados razoáveis para oleaginosas, e a torta de mamona apresentou alta proporção de K; Ca e P, importantes para alimentação animal. Verificou-se alto teor de ácido ricinoléico (79-90%) nas matérias primas avaliadas. A torta de mamona apresentou altos teores de ácido glutâmico (15%), arginina (11%) e triptofano (9%), sendo que os teores dos outros aminoácidos variaram entre 2 e 7%. Os resultados da caracterização química dos EPL e dos resíduos foram dependentes principalmente do pH de extração das proteínas. Observou-se aumento da concentração de proteína (64-68%) e de cinzas (13-19%), nos EPL, em função do aumento do pH (10 - 12), independente do tipo de agente alcalinizante. Os resíduos obtidos da extração dos EPL apresentaram teores de proteína, cinzas e fibras variando entre 20 e 34%, 12 e 17% e 39 e 42%, respectivamente. Em relação ao perfil de minerais dos EPL, verificou-se aumento nas concentrações de Na e Mn com o aumento do pH para ambos agentes alcalinizantes. O perfil de minerais dos resíduos mostrou aumento significativo nos teores de Na e K com aumento do pH de extração, ajustado com NaOH e KOH, respectivamente. O teor de ácido ricinoléico foi menor no resíduo, e maior no EPL, obtidos em pH 12 ajustado com NaOH. A composição de aminoácidos dos resíduos sofreu efeito do pH apenas para o pH 12. Os aminoácidos presentes em maior concentração nos EPL e nos resíduos foram ácido glutâmico, triptofano e arginina. Os EPL e os resíduos obtidos da extração das proteínas apresentaram menor poder alergênico avaliado pelo teste de desgranulação de mastócitos obtidos do lavado peritoneal de ratos. O perfil eletroforético dos EPL e dos resíduos mostrou maior proporção de proteínas com massa molecular entre 29-36kDa, seguidos por proteínas de massa molecular ao redor de 20kDa e menor proporção de proteínas de massa molecular entre 45-66kDa. Não foi observada a presença da ricina nos resíduos obtidos em pH 12. Os resultados de todos os experimentos de extração das proteínas da torta de mamona permitiram escolher os melhores parâmetros de extração: temperatura = 50°C, velocidade de agitação = 400rpm, concentração da torta na solução extratora = 20%, pH = 12 e agente alcalinizante = NaOH. Em conclusão, o processo de extração de proteínas por solubilização alcalina permitiu a produção de concentrado proteico com características interessantes para a produção de material biodegradável (agricultura e biofilmes), e de resíduos ainda com alto teor de proteínas e de fibras, isento de ricina, podendo, portanto ser utilizado na alimentação animal. / Presently, there is large government incentive for biodiesel production from castor seed oil. The increase of this oil fabrication will raise the production of castor seed pulp, which has great potential for utilization for biodegradable material technology and for animal feed, if detoxified. The objectives of this research were the chemical characterization of the castor seed pulp, the extraction of the proteins for biodegradable material developing, and the characterization of the solid residue of the extraction process, aiming its use for animal feed. The protein extraction from the castor seed pulp was made through solubilization in alkaline medium. Initially, several parameters (stirring speed, pulp concentration in the extraction solution and extraction temperature) were tested aiming the optimization of the protein extraction yield, using NaOH (pH 9). Subsequently, several experiments were realized to evaluate the effects of pH (8-12) and/or of the type of alkaline agent (NaOH, KOH and CaOH) on the castor seed pulp protein extraction, always at 50 °C, 400rpm stirring speed, and 20 % pulp concentration in the extraction solution. The obtained protein extracts were lyophilized (EPL), and the residues were dehydrated in stove (40 °C/24 h). The raw material, the extracted proteins and the residues were analyzed for bromatologic composition, minerals, starch, total phenolic compounds, fatty acids, amino acids, dietetic fiber, microstructure, allergenic activity, dimensional electrophoresis and ricin identification. The amino acids composition was analyzed on the lyophilized extract (EPL) and in the residues of the samples prepared with NaOH. The bromatologic composition of the raw materials (seed, pulp and meal) showed high content of oil (43.6 %) and fiber (29.5 %) for the seeds; as well as high amounts of protein (36-40 %) and fiber (29-30 %) for the pulp and the castor seed meal. The castor seed had average mineral values for oil seeds, and the castor seed pulp showed high percentage of K, Ca and P, valuable for animal feed. The evaluated raw materials had high percentage of ricinoleic acid (79-90 %). The castor seed pulp showed high percentage of glutamic acid (15 %), arginine (11 %) and triptophane (9 %). The percentage of the other amino acids varied between 2 and 7 %. The results of the chemical characterization of the EPL and of the residues were mainly dependent on the pH during protein extraction. It was observed an increase of the protein concentration (64-68 %) and of the ash (13-19 %), within the EPL, due to the pH raise (10 - 12), independently of the type of alkaline agent. The residues of the EPL extraction showed protein, ash and fiber content varying between 20 and 34%, 12 and 17% e 39 and 42%, respectively. Concerning the mineral profile of the EPL, an increase of Na and of Mn was observed with the increase of pH for both alkaline agents. The mineral profile of the residues showed a significant increase of the Na and the K content with the increase of the pH of the extraction solution, adjusted with NaOH and KOH, respectively. The ricinoleic acid content was lower in the residue, and higher in the EPL, obtained at pH 12 using NaOH. The amino acid composition of the residues was affected by the pH only at pH 12. The higher content of amino acid in the EPL and in the residues was of glutamic acid, triptophane and arginine. The EPL and the residues of the protein extraction showed low allergenic capacity evaluated by the mastocyte degranulation test obtained from the peritoneal wash of rats. The electrophoresis profile of the EPL and of the residues showed higher content of proteins with molecular weight varying between 29-36 kDa, followed by proteins with molecular weight around 20 kDa and lower proportion of proteins with molecular weight between 45 and 66 kDa. Ricin was not observed in the residues obtain at pH 12. The results of all the experiments of protein extraction of the castor seed pulp allowed to select the best extraction parameters: temperature = 50 °C, stirring speed = 400rpm, castor seed pulp concentration in the extraction solution = 20 %, pH = 12 and alkaline agent = NaOH. In conclusion, through the alkaline protein extraction process it was possible to achieve a protein concentrate with interesting properties for biodegradable material production (agriculture and biofilms), and of ricinless residues which still have high content of proteins and fiber that can be used for animal feed.

L to D isomerization of amino acids in a commercially prepared alkali-treated food-grade soy isolate was investigated. A soy flour product was also investigated as a control which had not been alkali treated. Methionine and valine collected from two soy flour and two soy isolate samples were coupled with L-leucine-N-carboxyanhydride. If both D- and L-forms were present this would produce diastereomeric dipeptide derivatives. The derivatives were separated by ion-exchange chromatography using a TSM Amino Acid Analyzer. Comparison of the sample methionine and valine dipeptide peaks to standard dipeptide peaks revealed the presence of L-valine, L-methionine and D-methionine in both soy flour and soy isolate samples. Methionine was substantially isomerized in both products. D-valine was not observed in either soy flour or soy isolate samples. Thus, isomerization of methionine appeared to occur at a faster rate than valine. Acid hydrolysis, toasting of soy meal, and alkaline treatment are all conditions which may be responsible for the isomerization of methionine. / Master of Science

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Os oocistos de Cryptosporidium spp. e os cistos de Giardia spp. podem gerar doenças de veiculação hídrica associadas a problemas de saúde pública. Os (oo)cistos são de difícil remoção e inativação durante o tratamento de água, principalmente devido ao tamanho reduzido e à resistência ao processo de cloração. Além disso, os métodos de detecção de protozoários na água apresentam elevado custo e estão sujeitos à grande variabilidade e à baixa reprodutibilidade, especialmente em águas de elevada turbidez. Com água de estudo com turbidez de aproximadamente 110 uT, ensaios de tratabilidade com cloreto de polialumínio foram feitos em jarteste para a obtenção da água de lavagem dos filtros (ALF) e do resíduo sedimentado. O método escolhido para detecção de (oo)cistos foi a centrifugação direta com adição de solução de dispersão ICN 7X seguido de IMS com duas dissociações ácidas (CD + ICN 7X). O tratamento dos resíduos objetivou a inativação dos (oo)cistos, por meio de danos à estrutura celular dos parasitos, identificada pela incorporação do corante iodeto de propídio no microrganismo. Para o método CD + ICN 7X, menor interferência na viabilidade dos (oo)cistos foi observada em relação à floculação em carbonato de cálcio e melhor recuperação do que a centrifugação direta. O controle de qualidade analítica desse método, feito com suspensão do kit EasySeed®, apresentou recuperação de 2,8±0,8% de oocistos e 7,8±2,9% de cistos para a ALF e de 3,3±2,0% e 24,8±8,0%, para oocistos e cistos no resíduo sedimentado. Apenas a recuperação de cistos de Giardia spp. no resíduo sedimentado atendeu aos padrões recomendados pelo Método 1623.1 da USEPA. A presença de microesferas magnéticas aderidas aos (oo)cistos foi observada nos poços de leitura após a IMS, indicando limitações desse método de purificação. Para o tratamento alcalino do resíduo sedimentado, a dosagem de 27mg/100mL foi testada para os tempos de 3 e 5 dias e, respectivamente, foram obtidos 1,85 e 3,0 log de inativação de oocistos e 2,05 e 2,14 log de inativação para cistos. Para o processo de ozonização da ALF, avaliado apenas para oocistos, as inativações de 2,83 log e 3,44 log foram obtidas para as dosagens de 7,5 mg O3 L-1 por 10 min e 10 mg O3 L-1 por 5 min, respectivamente. / Cryptosporidium spp. oocysts and Giardia spp. cysts are infectious forms and can cause public health problems due to associated waterborne diseases. (Oo)cysts are difficult to remove and inactivate during water treatment, mainly because of reduced size and resistance to chlorination. In addition, protozoan detection methods in water are expensive and subject to high variability and low reproducibility, especially in high turbidity water. In jartest treatability tests, 110 uT study water was treated with polyaluminium chloride to obtain backwashing water (BW) and sedimented residue. The method chosen for detection of (oo)cysts was direct centrifugation with addition of 7X ICN dispersion solution followed by IMS with two acid dissociations. Treatment of residuals objectified inactivation of (oo)cysts by damages on parasites cellular structure, identified by inclusion of propidium iodide as an indicator. The method of detection chosen showed less interference in the viability of (oo)cysts in comparison to flocculation in calcium carbonate and better recovery than direct centrifugation. The analytical quality control of this method, performed with EasySeed® suspension, obtained recovery of 2.8±0.8% oocysts and 7.8±2.9% cysts for BW and of 3.3±2.0% and 24.8±8.0%, for oocysts and cysts in sedimented residue. Only Giardia spp. recovery in sedimented residue complied with the standards recommended by USEPA Method 1623.1. Magnetic microspheres were found attached to (oo)cysts in microscope slides after IMS, indicating limitations of this purification method. For the alkaline treatment of sedimented residue, dosage of 27mg / 100mL was tested for 3 and 5 days and respectively 1.85 and 3.0 log inactivation were obtained for oocysts while 2.05 and 2.14 log of. For ozonation of BW, evaluated only for oocysts, 2.83 log and 3.44 log inactivation were obtained for dosages of 7.5 mg O3 L-1 for 10 min and 10 mg O3 L-1 for 5 min, respectively.

Made available in DSpace on 2016-12-08T15:56:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 resumo_tese_jailson.pdf: 23265 bytes, checksum: b07872d3a76d255957938018e065720f (MD5) Previous issue date: 2015-09-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Dental implants are gaining ground in the dental setting for offering the promise of a quick fix for anchoring in the bone. In the design of an implant endosseous many factors must be considered to ensure its success, the choice of material, manufacturing process, design, surface finish, surgical technique, among others. And the results of treatment with dental implants are critically dependent on the implant surface designs that improve the biological response of initial endosteal healing. Titanium is the material used in the manufacture of dental implants due to their good properties as good corrosion resistance, biocompatibility, low modulus of elasticity and excellent osseointegration compared to other metals. In this work surface treatments were performed to favor osseointegration of titanium dental implants. Blasting treatments were performed and etching to increase the roughness of the samples. The blasting was done with alumina varying the particle size of 150 to 700 mm, and the blasting pressure of 0.1 to 0.4 MPa. In the acid attack was determined the acid / acid mixture of attack, concentration and attack time. HCl and the mixture HCl / HNO3 and HCl / H2SO4 were analyzed; concentration ranging from 0.5 to 6 M, and the attack time 30 to 90 minutes under stirring and ultrasound in Dubnoff bath. The alkali treatment was investigated by analyzing the concentration of 1 - 3 M in times of 1 to 10 hours under stirring in Dubnoff bath and ultrasound. In the plasma nitriding treatment, a gaseous mixture (49% N2, 49% Ar and 2% CH4) at a temperature of 600 ° C, 700 V of voltage and current of 1.0 A was evaluated on times 3 and 6 hours. The evaluation of treatments was carried out by means of surface roughness measurements, contact angle measurements, scanning electron microscopy (SEM), diffraction X-ray (XRD), Raman spectroscopy, atomic force microscopy 14 (AFM) and testing in vivo. The in vivo evaluation was divided into two studies in sheep, the first deployment with the pelvic bone and the second samples were implanted in the tibia. Both studies evaluated the treatments compared to the machined samples and grit blasted and etched with acid. The blasting parameters of titanium surfaces were defined in blasting with alumina 150 mm in pressure of 0.1 MPa; The acid attack was defined as treatment with mixture HCl / H2SO4 concentrations of 2 M / 3 M for 30 minutes under stirring with ultrasound. The combination of sandblasting and etching resulted in average roughness (Sa) of 1.66 mm, 48 degree contact angle, fully textured surface topography. The alkali treatment was defined attack with 2 M NaOH for an hour with stirring under ultrasound. It resulted in average surface roughness (Sa) of 1.58 mm, contact angle close to zero and phase of sodium titanate. The nitriding was set at 6 hours with roughness results (Sa) of 1.42 mm, contact angle of 31 degrees and phases Ti2N and Ti3N1,29. Surfaces treated with alkali showed better results of counter-torque and bone-implant contact in the first study in vivo. In the second study the nitrided samples also showed increased counter-torque and bone formation. / Os implantes osseointegrados vêm ganhando maior espaço no cenário odontológico, por oferecerem uma promessa de solução para a rápida ancoragem no osso. No projeto de um implante endósseo muitos fatores devem ser considerados para garantir o seu sucesso, a escolha do material, o processo de fabricação, design, acabamento superficial, a técnica cirúrgica, entre outras. Sendo que os resultados do tratamento com implantes osseointegrados são criticamente dependentes dos projetos de superfície do implante que aperfeiçoam a resposta biológica de cura endóssea inicial. O titânio é o material mais utilizado na fabricação de implantes dentários devido as suas boas propriedades como, boa resistência à corrosão, biocompatibilidade, baixo módulo de elasticidade e excelente osseointegração quando comparado com outros metais. Neste trabalho foram realizados tratamentos de superfície para favorecer a osseointegração de implantes dentários de titânio. Foram realizados tratamentos de jateamento e ataque ácido para aumentar a rugosidade das amostras. O jateamento foi realizado com alumina variando o tamanho de partícula de 150 a 700 mm, e a pressão de jateamento de 0,1 a 0,4 MPa. No ataque ácido foram determinados o ácido/mistura ácida de ataque, a concentração e o tempo de ataque. Foram analisados o HCl e as misturas HCl/HNO3 e HCl/H2SO4; variando a concentração de 0,5 a 6 M e o tempo de ataque de 30 a 90 minutos sob agitação em banho Dubnoff e ultrassom. O tratamento alcalino foi investigado analisando a concentração de 1 a 3 M nos tempos de 1 a 10 horas sob agitação em banho Dubnoff e ultrassom. No tratamento de nitretação a plasma, a mistura gasosa (49% N2, 49% Ar e 2% de CH4) na temperatura de 600 oC, tensão de 700 V e corrente de 1,0 A, foi avaliada nos tempos de 3 e 6 horas. A avaliação dos tratamentos foi realizada por meio de medidas de 12 rugosidade da superfície, ângulo de contato, microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX), espectroscopia Raman, microscopia de força atômica (AFM) e ensaios in vivo. A avaliação in vivo foi dividida em dois estudos em ovelhas, no primeiro com implantação no osso ilíaco e no segundo as amostras foram implantadas nas tíbias. Ambos os estudos avaliaram os tratamentos em comparação com as amostras usinadas e as jateadas e atacadas com ácido. Os parâmetros de jateamento das superfícies de titânio foram definidos em jateamento com alumina 150 mm na pressão de 0,1 MPa; o ataque ácido foi definido em tratamento com mistura HCl/H2SO4 nas concentrações de 2 M/ 3 M por 30 minutos sob agitação com ultrassom. A combinação do jateamento e ataque ácido resultou em rugosidade média (Sa) de 1,66 mm, ângulo de contato de 48 graus, topografia de superfície totalmente texturizada. O tratamento alcalino foi definido em ataque com NaOH 2 M por uma hora com agitação em ultrassom, resultndo em rugosidade média de superfície (Sa) de 1,58 mm, ângulo de contato próximo a zero e fases de titanato de sódio. A nitretação foi definida em 6 horas com resultados de rugosidade (Sa) de 1,42 mm, ângulo de contato de 31 graus e fases de Ti2N e Ti3N1,29. As superfícies tratadas com álcali mostraram melhores resultados de contra-torque e contato osso-implante no primeiro estudo in vivo. No segundo estudo as amostras nitretadas também mostraram maior contra-torque e formação óssea.

This study aimed to evaluate the effect of combination of chemical treatments and solarization on cleaning and chemical and physical composition of sewage sludge a waste from sewage treatment system from an upflow anaerobic sludge blanket reactor and UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor) of Treatment Plant - ETE Uberabinha located in Uberlândia-MG. It is known that the presence of pathogenic organisms and heavy metals are major limiting the use of this sludge in agriculture. For this, we used the split plots in time, in an experimental design of randomized blocks 5x3 + 1, with four replicates, in four (4) evaluation periods (0, 7, 14 and 21), and the zero time (0) corresponded to additional treatment, totaling 64 plots. The treatments consisted of pure sludge, sludge more peracetic acid (260 mg L-1), homogenized with hydrated lime sludge (CaOH2) in the proportion of 30% of the dry mass of sludge, sludge with sodium hypochlorite (2500 mg L-1) and more quaternary ammonium sludge (2400 mg L-1). Treatment with hydrated lime reduced levels of total and thermotolerant at 7 days after mixing with the sludge, meeting the requirements specified in environmental legislation for agricultural use coliforms. A solar radiation alone did not reduce the concentration of fecal coliforms to acceptable limits by environmental standard. Evaluated treatments did not cause temperature differences in the mass of sewage sludge limed sludge showed the highest levels of calcium (302 g kg-1), magnesium (4.2 g kg-1) and total solids, lower levels of Zn, Cu, Cd, Cr, Ni, volatile solids and moisture after mixing with sewage sludge. Concentrations of heavy metals (Zn, Cu, Cd, Cr, Ni and Pb) were below the limits specified in Resolution CONAMA n. 375/2006. The limed sludge showed the highest pH (12.65) lower levels of aluminum (20.10 g kg-1), phosphorus (1.6 g kg-1), organic matter (368, 6 g kg-1), carbon (213.80 g kg-1), nitrogen (20.88 g kg-1) and sodium (0.61 g kg-1). In treatment with sodium hypochlorite, sodium highest values (4.10 g kg-1) were recorded. The evaluation periods did not influence the concentration of nutrients and heavy metals. Considering Resolution CONAMA n. 375/2006, limed sludge in the ratio of 30% by weight of silt meets the parameters of fecal coliform, being more efficient. You can use the limed sludge in agriculture provided it meets the other requirements explicit in CONAMA Resolution n. 375/2006. / O presente trabalho objetivou avaliar o efeito da combinação entre tratamentos químicos e solarização na higienização e composição química e física do lodo de esgoto resíduo oriundo do sistema de tratamento de efluentes proveniente de um reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor) da Estação de Tratamento ETE Uberabinha, localizada em Uberlândia-MG. Sabe-se que a presença de agentes patogênicos e metais pesados são os principais limitantes da utilização desse lodo na agricultura. Para tanto, utilizou-se o esquema de parcelas subdivididas no tempo, em delineamento experimental de blocos ao acaso 5x3 + 1, com quatro repetições, em 4 (quatro) épocas de avaliação (0,7,14 e 21 dias), sendo que a época zero (0) correspondia ao tratamento adicional, totalizando 64 subparcelas. Os tratamentos foram constituídos por lodo puro, lodo mais ácido peracético (260 mg L-1), lodo homogeneizado com cal hidratada (CaOH2) na proporção de 30% da massa seca do lodo, lodo com hipoclorito de sódio (2500 mg L-1) e lodo mais quaternário de amônio (2400 mg L-1). O tratamento com cal hidratada reduziu os níveis de coliformes totais e termotolerantes aos 7 dias, após a mistura com o lodo, atendendo aos requisitos determinados na legislação ambiental para uso agrícola. A radiação solar, por si só, não reduziu a concentração de coliformes termotolerantes aos limites aceitáveis pela norma ambiental. Os tratamentos avaliados não ocasionaram diferenças de temperatura na massa do lodo de esgoto. O lodo caleado apresentou os maiores teores de cálcio (302 g kg-1), magnésio (4,2 g kg-1) e sólidos totais, menores teores de Zn, Cu, Cd, Cr, Ni, sólidos voláteis e umidade após a mistura com o lodo de esgoto. Os teores de metais pesados (Zn, Cu, Cd, Cr, Ni e Pb) encontravam-se abaixo dos limites especificados na resolução CONAMA n. 375/2006. O lodo caleado apresentou os maiores valores de pH (12,65), menores teores de alumínio (20,10 g kg-1), fósforo (1,6 g kg-1), matéria orgânica (368, 6 g kg-1), carbono (213,80 g kg-1), nitrogênio (20,88 g kg-1) e sódio (0,61 g kg-1). No tratamento com hipoclorito de sódio, foram registrados os maiores valores de sódio (4,10 g kg-1). As épocas de avaliação não influenciaram na concentração de nutrientes e metais pesados. Considerando a resolução CONAMA n. 375/2006, o lodo caleado na proporção de 30% da massa do lodo atende aos parâmetros de coliformes termotolerantes, sendo mais eficiente. Pode-se utilizar o lodo caleado na agricultura desde que atenda aos demais requisitos explícitos na resolução CONAMA n. 375/2006. / Mestre em Agronomia