O Brasil é um grande produtor de commodities alimentícias, e hoje o desenvolvimento da indústria de ingredientes para a geração de insumos de maior valor agregado a partir destas matérias-primas é uma área pouco explorada pelas indústrias brasileiras. O arroz se destaca no agronegócio brasileiro, já que o país figura como o nono maior produtor mundial. O arroz quebrado é um coproduto do beneficiamento do arroz branco polido. Este estudo teve como objetivo propor e avaliar um processo de obtenção de concentrados e hidrolisados proteicos de arroz, contribuindo na oferta de estratégias para o desenvolvimento tecnológico do setor no Brasil. Adicionalmente, deseja-se auxiliar na valoração do coproduto arroz quebrado, alimento de baixo valor comercial, base para a geração de matérias-primas já encontradas internacionalmente, e que apresentam grande potencial de desenvolvimento no mercado brasileiro. Dentro deste contexto, buscou-se estudar a aplicação da tecnologia de membranas neste processo, por ser uma tecnologia limpa, de baixo consumo energético, já bem estabelecida e com aplicações crescentes na indústria de alimentos. O estudo iniciou com a avaliação da eficácia de um método rápido de extração alcalina de amido e proteína de arroz, no qual foi utilizada farinha de arroz derivada de arroz quebrado como matéria-prima, ao invés dos grãos quebrados, como no método tradicional. Nesse estudo, a partir do uso de uma razão substrato:solvente de 1:15, a etapa de extração foi realizada em estágio único a 30 oC em apenas 30 minutos – um curto tempo de extração se comparado ao método alcalino tradicional (24-48h). O rendimento da extração proteica com estas condições foi bastante elevado, atingiu 81,4 %. Observou-se ser possível realizar uma extração eficiente, com a minimização das reações indesejadas causadas pelo meio alcalino. Na segunda etapa foram avaliadas as propriedades funcionais do concentrado proteico obtido a partir do método rápido de extração alcalina. Além disso, suas propriedades foram comparadas com as de dois concentrados proteicos comerciais produzidos por extração enzimática. Foi observado que todos os concentrados proteicos avaliados apresentaram pobres propriedades funcionais, devido sobretudo a suas baixas solubilidades em condições de pH próximas à neutralidade e levemente ácidas, concluindo-se ser necessário estudos que visem a melhoria da solubilidade destas proteínas quando se busca uma aplicação mais abrangente das mesmas como ingredientes. Os resultados obtidos na primeira etapa deste estudo motivaram inicialmente o emprego da microfiltração na separação das correntes de amido e proteína do extrato alcalino, analisando a possibilidade de se obter um amido com elevada pureza e uma corrente de permeado contendo a proteína extraída. A análise global dos resultados obtidos nesse trabalho permite que seja destacado que a escolha da microfiltração para o processo de separação do amido e da proteína de arroz deve ser avaliada com cautela. Na quarta etapa deste estudo avaliou-se a aplicação da hidrólise enzimática parcial do concentrado proteico na solubilização da proteína de endosperma de arroz. A hidrólise parcial, realizada com Alcalase®, permitiu a solubilização de 40 % da proteína originalmente presente na suspensão de proteína extraída pelo método alcalino. Os peptídeos solúveis gerados apresentaram massa molar média de 1,18 ± 0,33 kDa, solubilidade proteica superior a 88,5 % na faixa de pH de 3 a 7 e boa capacidade de formação de espuma, apesar de formarem uma espuma de baixa estabilidade. Neste estudo o hidrolisado proteico foi concentrado e purificado por ultrafiltração, o que permitiu a redução de 68 % do conteúdo de sódio do produto. Concluiu-se que neste estudo foi possível propor um processo produtivo que permitiu a obtenção de ingredientes com adequadas propriedades nutricionais e funcionais a partir do coproduto arroz quebrado. / The Brazil is a large producer of food commodities, and today the development of the industry of ingredients to add value to these raw materials is an area little explored by the Brazilian industries. Rice stands out in the Brazilian agribusiness, as the country is the ninth largest producer. The broken rice is a byproduct derived from the processing of polished rice. This study aimed to propose and evaluate a process of obtaining rice protein concentrates and hydrolysates contributing to offer strategies for the technological development of the sector in Brazil. Additionally, it aims to assist in the valuation of the byproduct broken rice, a low commercial value food which is the basis for the generation of raw materials already found internationally, and which have great potential in the Brazilian market. Within this context, it sought to study the application of membrane technology in this process, because it is a clean, low-energy, well-established technology, with growing applications in the food industry. The study began with the evaluation of the effectiveness of a fast alkaline extraction method for obtaining rice starch and protein, using rice flour derived from broken rice as raw material, instead of broken grains, as in the traditional method. In this study, with the use of a substrate:solvent ratio of 1:15, the extraction step was performed in a single stage at 30 °C in 30 minutes - a short extraction time compared to traditional alkaline method (24-48h). The yield of protein extraction with these conditions was very high, reached 81.4%. It was possible to perform an efficient extraction, with the minimization of undesired reactions caused by the alkaline medium. In the second stage of this study were evaluated the functional properties of the protein concentrate obtained by the fast alkaline extraction method. In addition, their properties were compared with two commercial concentrated protein produced by enzymatic extraction. It was observed that all the evaluated protein concentrates showed poor functional properties, mainly due to their low solubility at pH conditions close to neutrality and slightly acidic, concluding that it is necessary studies aimed to improve the solubility of these proteins in order to seek more applications of this ingredient. The results obtained in the first step of this study initially motivated the use of microfiltration to separate the starch and protein chains of the alkali extract, analyzing the possibility of obtaining a starch with high purity and a permeate stream containing the extracted protein. The global analysis of the results obtained in this work allows it to be noted that the choice of microfiltration for the separation process of starch and rice protein should be evaluated with caution. In the fourth stage of this study was evaluated the application of the partial enzymatic hydrolysis in solubilization of rice endosperm protein. The partial hydrolysis performed with Alcalase allowed solubilization of 40% of the protein originally present in the protein suspension extracted by the alkaline method. The generated soluble peptides had molecular weight average of 1.18 ± 0.33 kDa, protein solubility higher than 88.5 % in the pH range 3 to 7, and good foaming ability, while forming a low stable foam. In this study, the protein hydrolyzate was concentrated and purified by ultrafiltration, allowing 68 % reduction in the sodium content of the product. It is concluded that in this study was proposed a production process allowing obtaining ingredients with suitable nutritional and functional properties from the byproduct broken rice.

O Brasil é um grande produtor de commodities alimentícias, e hoje o desenvolvimento da indústria de ingredientes para a geração de insumos de maior valor agregado a partir destas matérias-primas é uma área pouco explorada pelas indústrias brasileiras. O arroz se destaca no agronegócio brasileiro, já que o país figura como o nono maior produtor mundial. O arroz quebrado é um coproduto do beneficiamento do arroz branco polido. Este estudo teve como objetivo propor e avaliar um processo de obtenção de concentrados e hidrolisados proteicos de arroz, contribuindo na oferta de estratégias para o desenvolvimento tecnológico do setor no Brasil. Adicionalmente, deseja-se auxiliar na valoração do coproduto arroz quebrado, alimento de baixo valor comercial, base para a geração de matérias-primas já encontradas internacionalmente, e que apresentam grande potencial de desenvolvimento no mercado brasileiro. Dentro deste contexto, buscou-se estudar a aplicação da tecnologia de membranas neste processo, por ser uma tecnologia limpa, de baixo consumo energético, já bem estabelecida e com aplicações crescentes na indústria de alimentos. O estudo iniciou com a avaliação da eficácia de um método rápido de extração alcalina de amido e proteína de arroz, no qual foi utilizada farinha de arroz derivada de arroz quebrado como matéria-prima, ao invés dos grãos quebrados, como no método tradicional. Nesse estudo, a partir do uso de uma razão substrato:solvente de 1:15, a etapa de extração foi realizada em estágio único a 30 oC em apenas 30 minutos – um curto tempo de extração se comparado ao método alcalino tradicional (24-48h). O rendimento da extração proteica com estas condições foi bastante elevado, atingiu 81,4 %. Observou-se ser possível realizar uma extração eficiente, com a minimização das reações indesejadas causadas pelo meio alcalino. Na segunda etapa foram avaliadas as propriedades funcionais do concentrado proteico obtido a partir do método rápido de extração alcalina. Além disso, suas propriedades foram comparadas com as de dois concentrados proteicos comerciais produzidos por extração enzimática. Foi observado que todos os concentrados proteicos avaliados apresentaram pobres propriedades funcionais, devido sobretudo a suas baixas solubilidades em condições de pH próximas à neutralidade e levemente ácidas, concluindo-se ser necessário estudos que visem a melhoria da solubilidade destas proteínas quando se busca uma aplicação mais abrangente das mesmas como ingredientes. Os resultados obtidos na primeira etapa deste estudo motivaram inicialmente o emprego da microfiltração na separação das correntes de amido e proteína do extrato alcalino, analisando a possibilidade de se obter um amido com elevada pureza e uma corrente de permeado contendo a proteína extraída. A análise global dos resultados obtidos nesse trabalho permite que seja destacado que a escolha da microfiltração para o processo de separação do amido e da proteína de arroz deve ser avaliada com cautela. Na quarta etapa deste estudo avaliou-se a aplicação da hidrólise enzimática parcial do concentrado proteico na solubilização da proteína de endosperma de arroz. A hidrólise parcial, realizada com Alcalase®, permitiu a solubilização de 40 % da proteína originalmente presente na suspensão de proteína extraída pelo método alcalino. Os peptídeos solúveis gerados apresentaram massa molar média de 1,18 ± 0,33 kDa, solubilidade proteica superior a 88,5 % na faixa de pH de 3 a 7 e boa capacidade de formação de espuma, apesar de formarem uma espuma de baixa estabilidade. Neste estudo o hidrolisado proteico foi concentrado e purificado por ultrafiltração, o que permitiu a redução de 68 % do conteúdo de sódio do produto. Concluiu-se que neste estudo foi possível propor um processo produtivo que permitiu a obtenção de ingredientes com adequadas propriedades nutricionais e funcionais a partir do coproduto arroz quebrado. / The Brazil is a large producer of food commodities, and today the development of the industry of ingredients to add value to these raw materials is an area little explored by the Brazilian industries. Rice stands out in the Brazilian agribusiness, as the country is the ninth largest producer. The broken rice is a byproduct derived from the processing of polished rice. This study aimed to propose and evaluate a process of obtaining rice protein concentrates and hydrolysates contributing to offer strategies for the technological development of the sector in Brazil. Additionally, it aims to assist in the valuation of the byproduct broken rice, a low commercial value food which is the basis for the generation of raw materials already found internationally, and which have great potential in the Brazilian market. Within this context, it sought to study the application of membrane technology in this process, because it is a clean, low-energy, well-established technology, with growing applications in the food industry. The study began with the evaluation of the effectiveness of a fast alkaline extraction method for obtaining rice starch and protein, using rice flour derived from broken rice as raw material, instead of broken grains, as in the traditional method. In this study, with the use of a substrate:solvent ratio of 1:15, the extraction step was performed in a single stage at 30 °C in 30 minutes - a short extraction time compared to traditional alkaline method (24-48h). The yield of protein extraction with these conditions was very high, reached 81.4%. It was possible to perform an efficient extraction, with the minimization of undesired reactions caused by the alkaline medium. In the second stage of this study were evaluated the functional properties of the protein concentrate obtained by the fast alkaline extraction method. In addition, their properties were compared with two commercial concentrated protein produced by enzymatic extraction. It was observed that all the evaluated protein concentrates showed poor functional properties, mainly due to their low solubility at pH conditions close to neutrality and slightly acidic, concluding that it is necessary studies aimed to improve the solubility of these proteins in order to seek more applications of this ingredient. The results obtained in the first step of this study initially motivated the use of microfiltration to separate the starch and protein chains of the alkali extract, analyzing the possibility of obtaining a starch with high purity and a permeate stream containing the extracted protein. The global analysis of the results obtained in this work allows it to be noted that the choice of microfiltration for the separation process of starch and rice protein should be evaluated with caution. In the fourth stage of this study was evaluated the application of the partial enzymatic hydrolysis in solubilization of rice endosperm protein. The partial hydrolysis performed with Alcalase allowed solubilization of 40% of the protein originally present in the protein suspension extracted by the alkaline method. The generated soluble peptides had molecular weight average of 1.18 ± 0.33 kDa, protein solubility higher than 88.5 % in the pH range 3 to 7, and good foaming ability, while forming a low stable foam. In this study, the protein hydrolyzate was concentrated and purified by ultrafiltration, allowing 68 % reduction in the sodium content of the product. It is concluded that in this study was proposed a production process allowing obtaining ingredients with suitable nutritional and functional properties from the byproduct broken rice.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de métodos voltamétricos para a determinação de zinco em amostras comerciais de polivitamínicos, talco e materiais artísticos para pintura (giz pastel) combinando uma extração alcalina com solução aquosa de NaOH 1,0 mol L-1 e eletrodos quimicamente modificados com bismuto. Foram utilizados dois eletrodos para a quantificação de zinco nas amostras, eletrodo de filme de bismuto (BiFE) crescidos in situ sobre carbono vítreo e eletrodo de pasta de carbono quimicamente modificado com a resina de troca iônica fortemente ácida Amberlite® IR 120 e nanoestruturas de bismuto (EPCAmbBi). Verificou-se que a melhor concentração de Bi3+ para o crescimento do filme de Bi sobre carbono vítreo foi 4,0 μmol L-1 utilizando uma solução aquosa de tampão acetato 0,1 mol L-1 (pH = 4,5) como eletrólito de suporte. A melhor condição para a formação das nanoestruturas de Bi no EPC modificado com 10% de Amberlite® IR 120 foi a utilização de 30 s de pré-concentração (circuito aberto) em uma solução aquosa de Bi3+ 0,5 mmol L-1 (pH = 5,5) preparada com a solução do eletrólito de suporte. A curva analítica obtida para o Zn2+ utilizando o BiFE apresentou uma região linear de 0,5 a 5,0 μmol L-1 o valor de Limite de Detecção (LD) foi de 41 nmol L-1. Para o EPCAmbBi foi observado um único intervalo linear na curva analítica construída variando a concentração do Zn2+ de 0,05 a 8,2 μmol L-1, o LD obtido nesta curva foi igual a 10 nmol L-1. O EPCAmbBi apresentou picos de redissolução anódica para Zn2+ mais intensos e estreitos e, portanto, com melhor perfil voltamétrico, com uma sensibilidade superior à obtida com o BiFE. Além disso, o EPCAmbBi apresentou um LD menor do que o obtido com o BiFE. A extração alcalina foi um procedimento de pré-tratamento de amostra eficiente para extrair o Zn2+ da matriz de amostras sólidas, além disso, este método de extração é menos susceptível à interferências do Cu2+, uma vez que este permanece insolúvel como Cu(OH)2 durante a extração. A combinação da extração alcalina com o EPCAmbBi mostrou-se uma forma simples, rápida, eficiente e de baixo custo para a determinação de zinco em amostras de formulações farmacêuticas e de materiais artísticos para pintura (giz pastel), podendo ser empregada como um método alternativo e de menor custo em relação à espectroscopia de absorção atômica. / This dissertation presents the development of voltammetric methods to zinc determination in multivitamin commercial samples, talc, and art materials for painting (soft pastel) combining an alkaline extraction with 1.0 mol L-1 NaOH aqueous solution and bismuth modified electrodes. Two electrodes were used to zinc quantification in the samples, bismuth film electrode (BiFE) plated in situ onto glassy carbon and carbon paste electrode chemically modified with strongly acidic ion exchange resin Amberlite® IR 120 and bismuth nanostructures (EPCAmbBi). It was verified that the best concentration of Bi3+ for Bi film deposition onto glassy carbon was 4.0 μmol L-1 using an 0.1 mol L-1 acetate buffer aqueous solution (pH = 4.5) as supporting electrolyte. The best condition to formation of Bi nanostructures in the EPC modified with 10 % Amberlite® IR 120 was the use of 30 s to pre-concentration (open circuit) in 0.5 mmol L-1 Bi3+ aqueous solution (pH 5.5) prepared with supporting electrolyte solution. The obtained analytical curve for Zn2+ using BiFE presented linear range from 0.5 to 5.0 μmol L-1, the limit of detection (LD) was 41 nmol L-1. For EPCAmbBi only one linear range was observed for the analytical curve varying the Zn2+ concentration from 0.05 to 8.2 μmol L-1, LD obtained in this curve it was equal to 10 nmol L-1. The EPCAmbBi presented the most intense and sharp anodic stripping peaks for Zn2+ presenting, therefore, a better voltammetric profile, with sensitivity higher than obtained with the BiFE. Moreover, the EPCAmbBi presented a LD lower than that obtained with the BiFE. Alkaline extraction was an efficient sample pretreatment to extract Zn2+ from solid samples, besides that, this procedure was less susceptible to interferences from Cu2+, since it remains at extracting vessel as insoluble Cu(OH)2. The combination of alkaline extraction with the EPCAmbBi is a simple, fast, efficient and low cost for the zinc determination in pharmaceutical formulations and art materials for painting (soft pastel) samples, which can be employed as a low-cost alternative method to the atomic absorption spectroscopy. / Dissertação (Mestrado)

O Brasil é um grande produtor de commodities alimentícias, e hoje o desenvolvimento da indústria de ingredientes para a geração de insumos de maior valor agregado a partir destas matérias-primas é uma área pouco explorada pelas indústrias brasileiras. O arroz se destaca no agronegócio brasileiro, já que o país figura como o nono maior produtor mundial. O arroz quebrado é um coproduto do beneficiamento do arroz branco polido. Este estudo teve como objetivo propor e avaliar um processo de obtenção de concentrados e hidrolisados proteicos de arroz, contribuindo na oferta de estratégias para o desenvolvimento tecnológico do setor no Brasil. Adicionalmente, deseja-se auxiliar na valoração do coproduto arroz quebrado, alimento de baixo valor comercial, base para a geração de matérias-primas já encontradas internacionalmente, e que apresentam grande potencial de desenvolvimento no mercado brasileiro. Dentro deste contexto, buscou-se estudar a aplicação da tecnologia de membranas neste processo, por ser uma tecnologia limpa, de baixo consumo energético, já bem estabelecida e com aplicações crescentes na indústria de alimentos. O estudo iniciou com a avaliação da eficácia de um método rápido de extração alcalina de amido e proteína de arroz, no qual foi utilizada farinha de arroz derivada de arroz quebrado como matéria-prima, ao invés dos grãos quebrados, como no método tradicional. Nesse estudo, a partir do uso de uma razão substrato:solvente de 1:15, a etapa de extração foi realizada em estágio único a 30 oC em apenas 30 minutos – um curto tempo de extração se comparado ao método alcalino tradicional (24-48h). O rendimento da extração proteica com estas condições foi bastante elevado, atingiu 81,4 %. Observou-se ser possível realizar uma extração eficiente, com a minimização das reações indesejadas causadas pelo meio alcalino. Na segunda etapa foram avaliadas as propriedades funcionais do concentrado proteico obtido a partir do método rápido de extração alcalina. Além disso, suas propriedades foram comparadas com as de dois concentrados proteicos comerciais produzidos por extração enzimática. Foi observado que todos os concentrados proteicos avaliados apresentaram pobres propriedades funcionais, devido sobretudo a suas baixas solubilidades em condições de pH próximas à neutralidade e levemente ácidas, concluindo-se ser necessário estudos que visem a melhoria da solubilidade destas proteínas quando se busca uma aplicação mais abrangente das mesmas como ingredientes. Os resultados obtidos na primeira etapa deste estudo motivaram inicialmente o emprego da microfiltração na separação das correntes de amido e proteína do extrato alcalino, analisando a possibilidade de se obter um amido com elevada pureza e uma corrente de permeado contendo a proteína extraída. A análise global dos resultados obtidos nesse trabalho permite que seja destacado que a escolha da microfiltração para o processo de separação do amido e da proteína de arroz deve ser avaliada com cautela. Na quarta etapa deste estudo avaliou-se a aplicação da hidrólise enzimática parcial do concentrado proteico na solubilização da proteína de endosperma de arroz. A hidrólise parcial, realizada com Alcalase®, permitiu a solubilização de 40 % da proteína originalmente presente na suspensão de proteína extraída pelo método alcalino. Os peptídeos solúveis gerados apresentaram massa molar média de 1,18 ± 0,33 kDa, solubilidade proteica superior a 88,5 % na faixa de pH de 3 a 7 e boa capacidade de formação de espuma, apesar de formarem uma espuma de baixa estabilidade. Neste estudo o hidrolisado proteico foi concentrado e purificado por ultrafiltração, o que permitiu a redução de 68 % do conteúdo de sódio do produto. Concluiu-se que neste estudo foi possível propor um processo produtivo que permitiu a obtenção de ingredientes com adequadas propriedades nutricionais e funcionais a partir do coproduto arroz quebrado. / The Brazil is a large producer of food commodities, and today the development of the industry of ingredients to add value to these raw materials is an area little explored by the Brazilian industries. Rice stands out in the Brazilian agribusiness, as the country is the ninth largest producer. The broken rice is a byproduct derived from the processing of polished rice. This study aimed to propose and evaluate a process of obtaining rice protein concentrates and hydrolysates contributing to offer strategies for the technological development of the sector in Brazil. Additionally, it aims to assist in the valuation of the byproduct broken rice, a low commercial value food which is the basis for the generation of raw materials already found internationally, and which have great potential in the Brazilian market. Within this context, it sought to study the application of membrane technology in this process, because it is a clean, low-energy, well-established technology, with growing applications in the food industry. The study began with the evaluation of the effectiveness of a fast alkaline extraction method for obtaining rice starch and protein, using rice flour derived from broken rice as raw material, instead of broken grains, as in the traditional method. In this study, with the use of a substrate:solvent ratio of 1:15, the extraction step was performed in a single stage at 30 °C in 30 minutes - a short extraction time compared to traditional alkaline method (24-48h). The yield of protein extraction with these conditions was very high, reached 81.4%. It was possible to perform an efficient extraction, with the minimization of undesired reactions caused by the alkaline medium. In the second stage of this study were evaluated the functional properties of the protein concentrate obtained by the fast alkaline extraction method. In addition, their properties were compared with two commercial concentrated protein produced by enzymatic extraction. It was observed that all the evaluated protein concentrates showed poor functional properties, mainly due to their low solubility at pH conditions close to neutrality and slightly acidic, concluding that it is necessary studies aimed to improve the solubility of these proteins in order to seek more applications of this ingredient. The results obtained in the first step of this study initially motivated the use of microfiltration to separate the starch and protein chains of the alkali extract, analyzing the possibility of obtaining a starch with high purity and a permeate stream containing the extracted protein. The global analysis of the results obtained in this work allows it to be noted that the choice of microfiltration for the separation process of starch and rice protein should be evaluated with caution. In the fourth stage of this study was evaluated the application of the partial enzymatic hydrolysis in solubilization of rice endosperm protein. The partial hydrolysis performed with Alcalase allowed solubilization of 40% of the protein originally present in the protein suspension extracted by the alkaline method. The generated soluble peptides had molecular weight average of 1.18 ± 0.33 kDa, protein solubility higher than 88.5 % in the pH range 3 to 7, and good foaming ability, while forming a low stable foam. In this study, the protein hydrolyzate was concentrated and purified by ultrafiltration, allowing 68 % reduction in the sodium content of the product. It is concluded that in this study was proposed a production process allowing obtaining ingredients with suitable nutritional and functional properties from the byproduct broken rice.

Submitted by Rosângela Cristina Alves (rosangela.alves@etec.sp.gov.br) on 2018-09-26T02:51:48Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao-FINAL Rosangela C. Alves - repositorio.pdf: 1876874 bytes, checksum: 2f37062ec0152ad7c5ccde681207d93b (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Santulo Custódio de Medeiros null (asantulo@rc.unesp.br) on 2018-09-26T11:31:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alves_rc_me_rcla.pdf: 1836538 bytes, checksum: 3798050a36146a32df2e62013e4e7c2a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-26T11:31:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alves_rc_me_rcla.pdf: 1836538 bytes, checksum: 3798050a36146a32df2e62013e4e7c2a (MD5) Previous issue date: 2018-07-27 / A grande capacidade da agricultura sucroalcooleira, aliada às suas dimensões continentais, faz do Brasil o maior produtor de cana-de-açúcar do mundo. O bagaço desta matéria-prima é um material lignocelulósico, remanescente da moagem dos seus colmos, é composto principalmente por celulose, hemicelulose e lignina, numa estrutura vegetal organizada que deve ser desestruturada mediante pré-tratamentos para disponibilizar a fração polissacarídica (celulose e hemicelulose). Objetivou-se com a presente pesquisa determinar a influência da granulometria do bagaço de cana-de-açúcar na extração/solubilização de hemicelulose na forma de polissacarídeo (macromolécula) e monossacarídeo (xilose). A extração da hemicelulose macromolecular foi realizada em condições otimizadas para bagaço de cana-de-açúcar, 6 % H2O2 m/v a 25 °C durante 4 h, utilizando bagaço selecionado em peneiras de 16, 30, 40, 50 mesh e base (material que passou pela peneira de 50 mesh). Para extração de hemicelulose na forma monomérica foi utilizado um pré-tratamento com ácido sulfúrico diluído 20 % (m/m), sendo que as amostras foram autoclavadas a 121 ºC por 1 h; a xilose no filtrado foi quantificado por HPLC. Foi realizada também a condutividade, determinação do teor de cinzas totais, solubilidade da hemicelulose. Os resíduos sólidos dos pré-tratamentos foram submetidos a hidrólise enzimática (12 FPU/g – Cellic Ctec) para determinação do rendimento em glicose. O bagaço in natura apresentou conteúdo de glucana de 42,25 %, arabinana de 2,62 %, xilana de 25,39 %, ácido acético de 3,38 % e lignina de 13,83 %. A xilana solubilizada em meio alcalino apresentou variação de 36,18 % (bagaço retido na peneira de 16 mesh) a 71,43 % (bagaço retido na base, inferior a 50 mesh), quanto menor o tamanho da partícula, maior a quantidade de xilana solubilizada. Houve uma tendência nos valores obtidos de glucana, conforme diminuiu o tamanho de partícula, aumentou o teor desse polissacarídeo no bagaço pré-tratado em meio ácido. Os valores variaram de 44,28 % (bagaço retido em peneira de 16 mesh) a 66,70 % (bagaço retido na peneira de 50 mesh). Para os materiais pré-tratados em meio alcalino retidos em peneiras de 40, 50 mesh e base ficaram acima do valor encontrado para o bagaço in natura. Considerando como uma característica importante da hemicelulose, todas as amostras apresentaram solubilidade acima de 96 %. A hidrólise enzimática do material pré-tratado em meio alcalino resultou em maior rendimento em glicose (65,37 % de glicose) para todas as frações/granulometrias estudadas, em comparação com meio ácido (32,12 % de glicose), mostrando tendência em aumento com diminuição da granulometria. Os resultados evidenciaram que a granulometria do bagaço de cana-de-açúcar tem influência na extração/solubilização de hemicelulose na forma de polissacarídeo (polimérica) e monossacarídeo (xilose). Conclui-se que, um melhor aproveitamento em conjunto da hemicelulose e celulose ocorreu com as condições experimentais de estudo do pré-tratamento alcalino. / The great capacity of sugar-alcohol agriculture, combined with its continental dimensions, makes Brazil the largest producer of sugar cane in the world. The bagasse of this raw material is a lignocellulosic material, reminiscent of the milling of its stems, is composed mainly of cellulose, hemicellulose and lignin, in an organized vegetable structure that must be destructured by means of pre-treatments to provide the polysaccharide fraction (cellulose and hemicellulose). The objective of this research was to determine the influence of sugarcane bagasse granulometry on the extraction/solubilization of hemicellulose in the form of polysaccharide (macromolecule) and monosaccharide (xylose). Macromolecular hemicellulose extraction was performed under optimized conditions for sugarcane bagasse, 6 % H2O2 m / v at 25 °C for 4 h, using bagasse selected in 16, 30, 40, 50 mesh sieves and base (material which passed through the 50 mesh screen). For the extraction of hemicellulose in the monomeric form, a pretreatment with sulfuric acid diluted 20 % (m/m) was used, and the samples were autoclaved at 121 ºC for 1 h; the xylose in the filtrate was quantified by HPLC. Conductivity, determination of total ash content and solubility of hemicellulose were also performed. The solid residues of the pre-treatments were submitted to enzymatic hydrolysis (12 FPU/g - Cellic Ctec) to determine the glucose yield. The bagasse in natura had glucan content of 42.25 %, arabinana of 2.62 %, xylan of 25.39 %, acetic acid of 3.38 % and lignin of 13.83 %. The solubilized xylan in alkaline medium showed a variation of 36.18 % (bagasse retained in the 16 mesh sieve) at 71.43 % (bagasse retained at the base, less than 50 mesh), the smaller the particle size, the greater the amount of solubilized xylan. There was a tendency in the values obtained of glucana, as the particle size decreased, the content of this polysaccharide increased in the acid treated bagasse. The values varied from 44.28 % (bagasse retained in 16 mesh sieve) to 66.70 % (bagasse retained in the 50 mesh sieve). For materials pretreated in alkaline medium retained in 40, 50 mesh and base sieves were above the value found for the in natura bagasse. Considering as an important characteristic of hemicellulose, all samples had solubility above 96 %. The enzymatic hydrolysis of the pretreated material in alkaline medium resulted in a higher glucose yield (65.37 % of glucose) for all fractions/granulometry studied, compared to acid medium (32.12 % glucose), showing a trend in increase with decreasing granulometry. The results showed that the sugarcane bagasse granulometry influences the extraction/solubilization of hemicellulose in the form of polysaccharide (polymeric) and monosaccharide (xylose). It was concluded that a better use of hemicellulose and cellulose occurred with experimental conditions of the alkaline pretreatment.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Cbs1p und Cbs2p, zwei spezifische Translationsaktivatoren der COB-mRNA. Im Mittelpunkt standen sowohl die weitere molekularbiologische und biochemische Charakterisierung von Cbs1p als auch ein Screening von Interaktionskandidaten, die mit Cbs1p und/oder Cbs2p physikalisch wechselwirken könnten. Cbs1p liegt als peripheres Membranprotein fest mit der inneren Mitochondrienmembran matrixseitig assoziiert vor. Dabei spielen möglicherweise hydrophobe und/oder Protein-Protein-Wechselwirkungen mit integralen Membranproteinen eine essentielle Rolle bei der Membranverankerung von Cbs1p. Durch die Identifizierug von atmungsdefekten Cbs1p-Mutanten, deren Mutationen in Bereichen mit Homologie zu RNA-bindenden Proteinen liegt, verstärken sich die Hinweise zur Beteiligung von Cbs1p an der direkten physikalischen Wechselwirkung mit dem 5´-leader der COB-mRNA. Darüber hinaus konnte gezeigt werden,, dass die abspaltbare Präsequenz nicht notwendig für einen mitochondrialen Import ist. Die Ergebnisse präzisieren und erweitern das vorliegende Modell der Wirkungsweise der Translationsaktivatoren Cbs1p und Cbs2p (Michaelis, 1991). Aufgrund der Membranverankerung von Cbs1p wird auch die gebundene COB-mRNA in räumlicher Nähe zur Membran gebracht. Darüber hinaus definiert Cbs1p damit möglicherweise auch den Ort der Insertion des nascierenden Apocytochrom b in die Membran. Cbs2p vermittelt die Bindung zur kleinen Untereinheit der mitochondrialen Ribosomen und könnte seinerseits ebenfalls in Interaktionen mit Untereinheiten des bc1-Komplexes involviert sein.

Le son et la paille de blé, riches en hémicelluloses, sont deux co-produits de la récolte de blé, abondants et renouvelables, mais qui restent à mieux valoriser. Dans le but d'extraire ces hémicelluloses, possédant plusieurs propriétés intéressantes (filmogènes, épaississantes, émulsifiantes, stabilisantes…), un procédé de fractionnement a été élaboré. Ce procédé consiste, après extraction alcaline, en la purification des extraits hémicellulosiques obtenus. Deux techniques ont été appliquées : l'ultrafiltration et la chromatographie sur résine échangeuse d'anions. L'ultrafiltration a permis de concentrer les extraits d'hémicelluloses et de les purifier en éliminant dans le perméat la plupart des molécules contaminantes, essentiellement les sucres libres et les sels minéraux. Les principales limitations de cette étape étaient la viscosité des extraits et les phénomènes de polarisation de concentration et de colmatage des membranes. La percolation sur résine, quant à elle, a permis de décolorer les extraits et de produire des poudres d'hémicelluloses plus claires en fixant certaines molécules colorées telles que les molécules possédant des groupements phénoliques. La combinaison des deux techniques a permis de produire des hémicelluloses pures à 60%. L'extrapolation du procédé à l'échelle pilote par l'utilisation d'un extrudeur bi-vis a permis d'obtenir des poudres d'hémicelluloses pures à 40%. / Wheat bran and wheat straw are two by-products abundant and renewable, rich in hemicelluloses, but still not well valued. In order to extract these hemicelluloses characterized by their several interesting properties (film-forming, thickening, emulsifying, stabilizing…), a fractionation process was developed. This process consisted, after alkaline extraction, to purify the hemicellulosic extracts obtained. Two techniques were used: ultrafiltration and chromatography on anion exchange resin. The ultrafiltration allowed to concentrate the extracts and to purify them by removing in the permeate, the contaminating molecules, mostly free sugars and minerals. The main limiting factors of this stage were the extracts viscosity and the fouling of the membranes. The percolation on the resin discoloured the extracts and allowed to produce hemicellulosic powders with lighter colours and that by capturing the coloured compounds such as molecules with phenolic groups. The combination of the two techniques allowed the production of purified hemicelluloses; the purity was about 60%. The extrapolation of the process at a pilot scale using a twin-screw extruder allowed to obtain hemicelluloses with a purity of 40%.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Cbs1p und Cbs2p, zwei spezifische Translationsaktivatoren der COB-mRNA. Im Mittelpunkt standen sowohl die weitere molekularbiologische und biochemische Charakterisierung von Cbs1p als auch ein Screening von Interaktionskandidaten, die mit Cbs1p und/oder Cbs2p physikalisch wechselwirken könnten. Cbs1p liegt als peripheres Membranprotein fest mit der inneren Mitochondrienmembran matrixseitig assoziiert vor. Dabei spielen möglicherweise hydrophobe und/oder Protein-Protein-Wechselwirkungen mit integralen Membranproteinen eine essentielle Rolle bei der Membranverankerung von Cbs1p. Durch die Identifizierug von atmungsdefekten Cbs1p-Mutanten, deren Mutationen in Bereichen mit Homologie zu RNA-bindenden Proteinen liegt, verstärken sich die Hinweise zur Beteiligung von Cbs1p an der direkten physikalischen Wechselwirkung mit dem 5´-leader der COB-mRNA. Darüber hinaus konnte gezeigt werden,, dass die abspaltbare Präsequenz nicht notwendig für einen mitochondrialen Import ist. Die Ergebnisse präzisieren und erweitern das vorliegende Modell der Wirkungsweise der Translationsaktivatoren Cbs1p und Cbs2p (Michaelis, 1991). Aufgrund der Membranverankerung von Cbs1p wird auch die gebundene COB-mRNA in räumlicher Nähe zur Membran gebracht. Darüber hinaus definiert Cbs1p damit möglicherweise auch den Ort der Insertion des nascierenden Apocytochrom b in die Membran. Cbs2p vermittelt die Bindung zur kleinen Untereinheit der mitochondrialen Ribosomen und könnte seinerseits ebenfalls in Interaktionen mit Untereinheiten des bc1-Komplexes involviert sein.