Frutose e Ácido Glicônico são produtos importados empregados em diferentes setores nas áreas química, farmacêutica e alimentícia, representando um mercado de dois milhões de dólares (US$ 2,0 milhões) por ano. Por sua vez, a sacarose pode ser empregada como matéria-prima para a obtenção destes produtos através de conversão enzimátiva empregando invertase e glicose-oxidase. O uso de biorreatores com membrana (MBR) mostra-se interessante em processos enzimáticos, pois, ao serem empregados em processos contínuos permitem, simultaneamente, produção e separação dos produtos, reduzindo a formação de subprodutos e, eventual, inibição da enzima por excesso de substrato ou produtos. A sacarose é convertida em xarope de açúcar invertido (solução equimolar de frutose e glicose) pela invertase (Bioinvert®, enzima comercial), seguido pela oxidação da glicose em ácido glicônico pela ação da glicose oxidase (GO). O processo de conversão multi-enzimático da sacarose foi obtido através da alimentação de sacarose (50 mM) em reator com membrana (MBR) contendo invertase (24 U/mL), glicose-oxidase (0,5 U/mL) e catalase (470 U/mL) e operando com vazão específica de 6,0 h-1, 35ºC e pH 5,5. As condições operacionais otimizadas possibilitaram a conversão completa da sacarose (X = 100 %) e da glicose resultante (Y = 100%) com velocidades específicas de reação de 4,2 mmol/U.h, 0,60 mmol/U.h e 0,00062 mmol/U.h, respectivamente, para a invertase, glicose oxidase e catalase. A respeito da oxidação da glicose, a adição de catalase no meio reacional se fez necessária para minimizar os efeitos inibitórios sobre a GO através do peróxido de hidrogênio formado. / The fructose and gluconic acid are products of great application in chemical, pharmaceutical and food industry. The actual Brazilian market for these compounds is about US$ 2 millions, here as the sucrose, the raw-material used for their production, represents about 2.4% of the Brazil\'s GNP. This conversion increases the value added to the sugarcane, usually marketed as a commodity, because the fructose and gluconic acid are more valuable products than sucrose. The use of membrane bioreactor (MBR), which operates under mild conditions regarding internal pressure, temperature and pH, has been growing along the years for enzyme catalyzed processes. Moreover, in the MBR the reaction and separation of the products occur simultaneously, avoiding the formation of by-products and the eventual inhibition of the enzyme caused by excess of substrate or products. The sucrose is converted to the inverted syrup (an equimolar solution of fructose and glucose) by invertase (in this work was employed Bioinvert®, a commercial invertase) followed by the oxidation of glucose in gluconic acid by the glucose oxidase (GO). The multi-enzymatic conversion of sucrose was attained when carried out under initial substrate of 50mM and invertase, glucose oxidase and catalase concentrations, respectively, of 24.0 U/mL, 0.5 U/mL and 470 U/mL in a membrane reactor utilizing a dilution rate of 6.0 h-1, 35ºC and pH 5.5. The optimized operational conditions led to a conversion yield of 100% for sucrose hydrolysis and glucose oxidation steps resulting in enzyme productivity of 4.2 mmol/U.h, 0.60 mmol/U.h and 0.00062 mmol/U.h, respectively, to invertase, glucose oxidase and catalase. In regard to the glucose oxidation, the addition of catalase in the reaction medium was necessary, in order to minimize the inhibition of the GO by the hydrogen peroxide formed.

Frutose e Ácido Glicônico são produtos importados empregados em diferentes setores nas áreas química, farmacêutica e alimentícia, representando um mercado de dois milhões de dólares (US$ 2,0 milhões) por ano. Por sua vez, a sacarose pode ser empregada como matéria-prima para a obtenção destes produtos através de conversão enzimátiva empregando invertase e glicose-oxidase. O uso de biorreatores com membrana (MBR) mostra-se interessante em processos enzimáticos, pois, ao serem empregados em processos contínuos permitem, simultaneamente, produção e separação dos produtos, reduzindo a formação de subprodutos e, eventual, inibição da enzima por excesso de substrato ou produtos. A sacarose é convertida em xarope de açúcar invertido (solução equimolar de frutose e glicose) pela invertase (Bioinvert®, enzima comercial), seguido pela oxidação da glicose em ácido glicônico pela ação da glicose oxidase (GO). O processo de conversão multi-enzimático da sacarose foi obtido através da alimentação de sacarose (50 mM) em reator com membrana (MBR) contendo invertase (24 U/mL), glicose-oxidase (0,5 U/mL) e catalase (470 U/mL) e operando com vazão específica de 6,0 h-1, 35ºC e pH 5,5. As condições operacionais otimizadas possibilitaram a conversão completa da sacarose (X = 100 %) e da glicose resultante (Y = 100%) com velocidades específicas de reação de 4,2 mmol/U.h, 0,60 mmol/U.h e 0,00062 mmol/U.h, respectivamente, para a invertase, glicose oxidase e catalase. A respeito da oxidação da glicose, a adição de catalase no meio reacional se fez necessária para minimizar os efeitos inibitórios sobre a GO através do peróxido de hidrogênio formado. / The fructose and gluconic acid are products of great application in chemical, pharmaceutical and food industry. The actual Brazilian market for these compounds is about US$ 2 millions, here as the sucrose, the raw-material used for their production, represents about 2.4% of the Brazil\'s GNP. This conversion increases the value added to the sugarcane, usually marketed as a commodity, because the fructose and gluconic acid are more valuable products than sucrose. The use of membrane bioreactor (MBR), which operates under mild conditions regarding internal pressure, temperature and pH, has been growing along the years for enzyme catalyzed processes. Moreover, in the MBR the reaction and separation of the products occur simultaneously, avoiding the formation of by-products and the eventual inhibition of the enzyme caused by excess of substrate or products. The sucrose is converted to the inverted syrup (an equimolar solution of fructose and glucose) by invertase (in this work was employed Bioinvert®, a commercial invertase) followed by the oxidation of glucose in gluconic acid by the glucose oxidase (GO). The multi-enzymatic conversion of sucrose was attained when carried out under initial substrate of 50mM and invertase, glucose oxidase and catalase concentrations, respectively, of 24.0 U/mL, 0.5 U/mL and 470 U/mL in a membrane reactor utilizing a dilution rate of 6.0 h-1, 35ºC and pH 5.5. The optimized operational conditions led to a conversion yield of 100% for sucrose hydrolysis and glucose oxidation steps resulting in enzyme productivity of 4.2 mmol/U.h, 0.60 mmol/U.h and 0.00062 mmol/U.h, respectively, to invertase, glucose oxidase and catalase. In regard to the glucose oxidation, the addition of catalase in the reaction medium was necessary, in order to minimize the inhibition of the GO by the hydrogen peroxide formed.

Submitted by JÚLIO HEBER SILVA (julioheber@yahoo.com.br) on 2017-06-01T20:19:23Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marianny Silva Canedo - 2015.pdf: 18768741 bytes, checksum: fcc66b1f3d382a6d6d99821e7c4dd7b5 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-06-02T11:08:15Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marianny Silva Canedo - 2015.pdf: 18768741 bytes, checksum: fcc66b1f3d382a6d6d99821e7c4dd7b5 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-02T11:08:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Marianny Silva Canedo - 2015.pdf: 18768741 bytes, checksum: fcc66b1f3d382a6d6d99821e7c4dd7b5 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2015-09-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The majority of agroindustrial by-products are rich in low digestible fiber, and the bioconversion process for the production of microbial protein can be a practical and promising alternative to increase the protein content and nutritional value of substrate and food quality, turning these fibers into digestible components for the feeding of non-ruminant animals. Thus, this paper was aimed at protein enrichment of brewery spent grain by Rhizopus oligosporus CCT 4134 by solid state fermentation to be added in diets of juvenile Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Solid state fermentation experiments were performed in order to determine the highest protein increment studying variables initial moisture (50, 60 and 70%) and supplemental nitrogen sources (ammonium sulfate, urea and sodium nitrate). To study the addition of fermented brewery spent grain in diets of Nile tilapia, 120 juveniles were used, divided into 24 boxes representing the six levels of addition (0, 2, 4, 6, 8 and 10%) of fermented brewery spent grain and four replications of each treatment. Fish were fed for 67 days between May and August 2015, the period where the water temperature was below the thermal comfort for the species. Solid state fermentation provided protein enrichment of brewery spent grain in about 2 and 4 times the content of crude and soluble protein, respectively, and is considered an alternative to use of industrial by-products to replace traditional ingredients in diets of juvenile Nile tilapia, because with the addition of fermented brewery spent grain, no significant difference in productive performance, hematological and biochemical parameters of juveniles Nile tilapia was found. Thus, the fermentation of brewery spent grain is a good alternative to be used as substrate for the cultivation of Rhizopus oligosporus and microbial protein production, allowing its use as a protein supplement in diets for juvenile Nile tilapia, with addition of up to 10 % without compromising growth performance and hematological parameters of the species. / A maioria dos subprodutos agroindustriais é rica em fibras com baixa digestibilidade, e o processo de bioconversão para produção de proteína microbiana, pode ser uma alternativa prática e promissora para aumentar o teor proteico, o valor nutritivo do substrato e a qualidade da alimentação, transformando estas fibras em componentes digestíveis para alimentação de animais não ruminantes. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo o enriquecimento proteico do bagaço de malte por Rhizopus oligosporus CCT 4134 via fermentação em estado sólido e adição em dietas de juvenis de tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus). Na fermentação em estado sólido foram realizados experimentos visando determinar o maior aumento proteico, estudando as variáveis umidade inicial (50, 60 e 70%) e suplementação de fontes de nitrogênio (sulfato de amônio, ureia e nitrato de sódio). Para estudar a adição do bagaço de malte fermentado em dietas de tilápia do Nilo, foram utilizados 120 juvenis, distribuídos em 24 caixas que representa os seis níveis de adição (0, 2, 4, 6, 8 e 10%) do bagaço de malte fermentado e quatro repetições de cada tratamento. Os peixes foram alimentados por 67 dias compreendidos entre os meses de maio a agosto de 2015, período que a temperatura da água estava abaixo do conforto térmico da espécie. A fermentação em estado sólido proporcionou enriquecimento proteico do bagaço de malte em aproximadamente 2 e 4 vezes no conteúdo de proteína bruta e proteína solúvel, respectivamente, sendo considerada uma alternativa para aproveitamento dos subprodutos industriais na substituição de ingredientes tradicionais em dietas de tilápia do Nilo, pois com a adição do bagaço de malte fermentado não observou diferença significativa nos parâmetros de desempenho produtivo e parâmetros hematológicos e bioquímicos dos juvenis de tilápia do Nilo. Com isso, a fermentação do bagaço de malte é uma boa alternativa para seu aproveitamento como substrato para o cultivo de Rhizopus oligosporus e produção de proteína microbiana, permitindo sua utilização como suplemento proteico em dietas para juvenis de tilápia do Nilo, com adição de até 10%, sem comprometer o desempenho produtivo e parâmetros hematológicos da espécie.