Las construcciones de tierra están constituidas principalmente de tierra cruda como los bloques de adobe y los muros tapiales, también pueden ser sistemas mixtos como la quincha o la albañilería de piedra con mortero de barro. La tierra en general, es un material ampliamente usado por un porcentaje importante de la población mundial para la construcción de viviendas, que generalmente son de bajo costo y sostenibles. Sin embargo, las construcciones de tierra presentan limitada capacidad de resistencia mecánica, que las hace altamente vulnerables a la acción de los sismos. Además ante condiciones ambientales adversas como precipitaciones o alta humedad relativa, el deterioro de este material se ve acelerado. Finalmente, diversas bacterias, insectos y hongos capaces de transmitir algunas enfermedades se albergan en las viviendas construidas con tierra debido a la rápida absorción de agua y agrietamiento superficial, de este material. Por los motivos anteriores, esta tesis tiene como objetivo el estudio de la mejora de las propiedades de resistencia al agua y comportamiento mecánico de las construcciones de tierra. Para este propósito, se utilizaron biopolímeros naturales obtenidos de fuentes locales para la modificación de las propiedades del suelo. La resistencia al agua fue evaluada mediante ensayos de permeabilidad y erosión en especímenes de tierra que recibieron un tratamiento con soluciones poliméricas. Diferentes técnicas se emplearon para la aplicación de las soluciones de manera que sea posible determinar cuál es la más adecuada para la protección ante los efectos del agua. Por otro lado, se realizaron ensayos de caracterización mecánica para determinar la influencia de los biopolímeros en la resistencia a compresión, tensión y flexión. Para la evaluación de estas propiedades se agregaron las soluciones de biopolímeros en la mezcla de barro durante la fabricaron de los especímenes de tierra que luego fueron ensayados. Los resultados obtenidos muestran que la aplicación de estos polímeros contribuye a la mejora de las construcciones de tierra. Se consiguió modificar de forma positiva el comportamiento de la tierra ante la influencia del agua así como sus características mecánicas. En el primer caso, se logró un efecto impermeabilizante y se incrementó considerablemente la resistencia a la erosión generada por el agua. Con respecto a las propiedades mecánicas, se logró una mejora notable de la resistencia a compresión, tensión y flexión, logrando incluso a duplicar la resistencia inicial en algunos casos. / Tesis

La utilización de biopolímeros en reemplazo de los polímeros tradicionales sintéticos es una necesidad creciente en todos los campos de la industria. La carragenina es un polisacárido que se extrae de las algas, por lo que se considera una alternativa a tomar en cuenta ya que es un material abundante, económico y biodegradable. El objetivo principal de esta tesis es desarrollar y caracterizar nanocompuestos a partir de una matriz de carragenina con diversos nanorefuerzos tales como óxido de grafeno y nanotubos de carbono de pared simple y múltiple. Las películas obtenidas se caracterizarán estructural, térmica, morfológica y mecánicamente. Para cumplir con lo trazado en el objetivo principal, en primer lugar se procedió a hacer una revisión del estado del arte, presentando los fundamentos básicos para el desarrollo de nanocompuestos, describiendo las generalidades de la carragenina, el óxido de grafeno y los nanotubos de carbono, así como también los procesos más conocidos de síntesis de nanocompuestos. Se procedió a extraer el biopolímero de las algas y luego se elaboraron los nanocompuestos de tres tipos diferentes: los reforzados con óxido de grafeno, nanotubos de carbono de pared múltiple y nanotubos de carbono de pared simple. Cada tipo de nanocompuesto fue preparado con tres porcentajes de peso de refuerzo: 1%, 3% y 5%. Todas las películas fueron sometidas a difractómetría de rayos X, espectroscopía de infrarrojo con transformada de Fourier, termogravimetría, calorimetría de barrido diferencial, microscopía electrónica de barrido y de fuerza atómica, y a ensayos de tracción. Los resultados obtenidos demuestran una buena interacción entre la matriz y los refuerzos, ya que las propiedades estructurales de la matriz no se ven afectadas por la presencia de nanopartículas. Las propiedades térmicas se mantienen estables ya que no existen cambios considerables en la temperatura de degradación térmica ni en la de transición vítrea, sin embargo se observa una mayor cantidad de masa remanente luego de la pirolisis de la matriz cuando esta se encuentra reforzada con los refuerzos estudiados. Las pruebas de microscopía muestran una correcta dispersión de los refuerzos a lo largo de todas las muestras por lo que se puede asegurar que el proceso de obtención de los films ha sido efectivo. Las pruebas mecánicas ofrecen notables resultados, ya que se observan mejorías considerables en todos los casos analizados. La resistencia a la tracción aumentó hasta en un 93.29% para los nanocompuestos reforzados con óxido de grafeno, y el módulo de elasticidad se elevó en un 573.11% en el caso de los nanocompuestos de nanotubos de carbono de pared simple. Las mejores propiedades mecánicas se encontraron al 5% de refuerzo en todos los casos. / Tesis

Tesis por compendio / [ES] El aprovechamiento de subproductos para producir biocombustibles, energía y compuestos químicos básicos es cada vez más necesario en la situación actual de escasez de petróleo y preocupación por el medioambiente. Muchos compuestos que tradicionalmente han sido producidos a partir del petróleo pueden sintetizarse hoy día de forma biotecnológica empleando recursos renovables. En este contexto, los microorganismos pueden aprovecharse eficazmente como biocatalizadores para llevar a cabo estas transformaciones. Con este tipo de procesos se pueden aprovechar residuos o materias primas renovables para la obtención de productos de interés como bioplásticos de origen microbiano o productos químicos que pueden servir como monómeros para la síntesis de plásticos biodegradables u otro tipo de aplicaciones. La contaminación ambiental causada por los residuos de polímeros sintéticos no biodegradables es un problema en aumento debido a la estabilidad de los compuestos derivados de los combustibles fósiles. En contraste, los bioplásticos pueden obtenerse de fuentes renovables, lo que posibilita el desarrollo de procesos de producción sostenible. En este trabajo de investigación se han estudiado y desarrollado bioprocesos para la producción de polihidroxialkanoatos, 2,3-butanodiol y ácido D-láctico de forma sostenible empleando materias primas renovables como el suero lácteo de quesería, aceite de camelina, glicerina, fracción orgánica de residuos urbanos y residuos de naranja. La caracterización de las materias primas de partida se realizó mediante técnicas de análisis composicional, análisis en HPLC, cromatografía de gases y técnicas espectrofotométricas. Con estos resultados se hizo una selección de cepas bacterianas capaces de sintetizar los productos de interés a partir de los sustratos seleccionados. Una vez seleccionadas las cepas, el trabajo se centró en el desarrollo de los procesos para conseguir buenos rendimientos de fermentación y su escalado. Por lo tanto, este trabajo de investigación aporta conocimientos sobre la identificación y selección de biocatalizadores industriales para el uso de materias primas renovables y residuos industriales para la producción de productos químicos y polímeros de base biológica. Estos estudios allanan el camino para el futuro desarrollo de procesos biotecnológicos sostenibles en el marco de las biorrefinerías y de la bioeconomía circular. / [CA] L'aprofitament de bioproductes per produir biocombustibles, energia i compostos químics bàsics és cada vegada més necessari en la situació actual d'escassetat de petroli i preocupació pel medi ambient. Molts compostos que tradicionalment s'han produït a partir de petroli es poden sintetitzar hui en dia biotecnològicament utilitzant recursos renovables. En aquest context, els microorganismes es poden utilitzar eficaçment com a biocatalitzadors per dur a terme aquestes transformacions. Amb aquest tipus de processos es poden utilitzar residus o matèries primeres renovables per obtenir productes d'interès com bioplàstics d'origen microbià o químics que puguen servir de monòmers per a la síntesi de plàstics biodegradables o altres aplicacions. La contaminació ambiental causada per residus de polímers sintètics no biodegradables és un problema creixent a causa de l'estabilitat dels compostos de combustibles fòssils. Per contra, els bioplàstics es poden obtenir a partir de fonts renovables, permetent el desenvolupament de processos productius sostenibles. En aquest treball de recerca s'han estudiat i desenvolupat bioprocessos per a la producció de polihidroxialcanoats, 2,3-butanodiol i àcid D-làctic de manera sostenible utilitzant matèries primeres renovables com sèrum de llet, oli de camelina, glicerina, fracció orgànica de residus urbans i residus de taronges. La caracterització de matèries primeres inicials es realitza mitjançant tècniques d'anàlisi composicional, anàlisi HPLC, cromatografia de gasos i tècniques espectrofotomètriques. Amb aquests resultats es crea una selecció de soques bacterianes capaç de sintetitzar els productes d'interès dels substrats seleccionats. Una vegada seleccionades les soques, el treball es va centrar en el desenvolupament dels processos per aconseguir uns bons rendiments de fermentació i el seu escalat. Per tant, aquest treball de recerca aporta coneixements sobre la identificació i selecció de biocatalitzadors industrials per a l'ús de matèries primeres renovables i residus industrials per a la producció de productes químics i polímers de base biològica. Aquests estudis amplien el coneixement per al futur desenvolupament de processos biotecnològics sostenibles en el marc de la biorefineria i la bioeconomia circular. / [EN] The use of by-products to produce biofuels, energy and basic chemicals is increasingly necessary in the current situation of oil shortages and environmental concern. Many compounds that have traditionally been produced from oil can now be synthesised in a biotechnological way using renewable resources. In this context, microorganisms can be effectively used as biocatalysts to carry out these transformations. With this type of process, waste streams or renewable raw materials can be used to obtain products of interest such as bioplastics of microbial origin or chemical products that can serve as monomers for the synthesis of biodegradable plastics or other types of applications. Environmental pollution caused by non-biodegradable synthetic polymer waste is a growing problem due to the stability of compounds derived from fossil fuels. In contrast, bioplastics can be obtained from renewable sources, which enables the development of sustainable production processes. In this research work, bioprocesses for the production of polyhydroxyalkanoates, 2,3-butanediol and D-lactic acid using renewable raw materials such as cheese whey, camelina oil, glycerine, organic waste and orange waste were studied and developed. The characterisation of the raw materials was carried out using compositional analysis, HPLC analysis, gas chromatography and spectrophotometric techniques, among others. With these results, a selection of bacterial strains capable of synthesising the products of interest from the selected substrates was made. Once the strains were selected, the work was focused on process development in order to optimize fermentation yields and scale-up. Therefore, this research work provides knowledge on the identification and selection of industrial biocatalysts for the use of renewable feedstocks and industrial wastes for the production of bio-based chemicals and polymers. These studies pave the way for further development of sustainable biotechnological processes in the framework of biorefineries and circular bioeconomy. / Bustamante Jaramillo, DA. (2021). Production of Bio-Based Chemicals and Polymers from Renewable Feedstocks: Bioprocesses Development [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/175819 / Compendio

[ES] La tendencia alimentaria actual indica que el consumo diario de frutas y verduras es parte fundamental de una dieta saludable. El formato de fruta deshidratada en polvo aumenta la vida u'til del producto, adema's de ofrecer otras ventajas relacionadas con el menor espacio necesario para su transporte y almacenamiento. En la medida en que el proceso utilizado para la obtencio'n del polvo mantenga estable la calidad de la fruta, incluido su valor funcional, e'sta podri'a ser otra forma de ofrecer al consumidor. En este trabajo se ha estudiado el impacto de la incorporacio'n de distintos biopoli'meros en algunas propiedades de un polvo de pomelo obtenido por atomizacio'n, con el fin de seleccionar el mejor de ellos, asi' como su estabilidad y viabilidad como nutrace'utico. Para ello, se ha trabajado con diferentes mezclas de goma ara'biga (GA), carboximetilcelulosa (CMC), maltodextrina (MD), un asilado de protei'na de suelo de leche (WPI) y almido'n modificado con anhi'drido octenil succi'nico (OSA). A todos los productos atomizados obtenidos se les ha estudiado, adema's del rendimiento del proceso, la humedad, porosidad y color del polvo obtenido. Adema's, en algunos casos, se ha analizado tambie'n la actividad antioxidante, el contenido de vitamina C y en fenoles totales. Los resultados obtenidos de esta parte del estudio no recomiendan el uso de CMC, ni sola ni combinada con GA pues, si bien mejora las propiedades del producto obtenido, disminuye el rendimiento del proceso. Por otra parte, la utilizacio'n de OSA en la formulacio'n del pomelo en polvo, aunque parece interesante porque permite obtener polvos ma's porosos, ma's secos y con mayor contenido en vitamina C, disminuye el rendimiento y el contenido en compuestos feno'licos con respecto a las formulaciones preparadas con los otros biopoli'meros. Los resultados de esta parte del estudio permiten proponer, como condiciones para la obtencio'n del mejor producto, preparar el licuado de pomelo an¿adiendo, sin dilucio'n previa, 9.4 g GA + 1.25 g MD + 1.4 g WPI/100 g licuado y atomizar a 148 ºC. Con el producto en polvo obtenido se programo' un estudio de almacenamiento para comprobar su estabilidad. Se estudio' la evolucio'n con el tiempo de la vitamina C, fenoles y licopeno, actividad antioxidante, color y propiedades meca'nicas del polvo, expuesto o no a la luz y a diferentes humedades relativas. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto la gran inestabilidad de los carotenoides y recomiendan, para asegurar la fluidez del polvo y la estabilidad del color, de la vitamina C y de la capacidad antioxidante durante al menos 6 meses, almacenar el producto a una humedad relativa ¿ 23.1% si la temperatura es de 20 ºC. Finalmente, para estudiar la viabilidad del producto en polvo obtenido como nutraceu'tico, se realizo' un estudio de biodisponibilidad de los compuestos bioactivos a trave's de un modelo intestinal 3D con la combinacio'n de li'neas celulares Caco-2 y HT29-MTX. Los compuestos bioactivos asimilados teo'ricamente por el sistema digestivo fueron identificados por cromatografi'a li'quida, electro-espray, ionizacio'n de espectrometri'a de masas (LC-ESI-MS). La delfinidina-3-gluco'sido y la hesperitina-7-O-gluco'sido presentaron una permeacio'n superior al 50%, seguida de la hesperidina que se aproximo' al 30%. Este trabajo permitio' establecer que la formulacio'n del polvo de pomelo propuesta tiene un gran potencial como nutraceu'tico. / [CA] La tende¿ncia alimenta¿ria actual indica que el consum diari de fruites i verdures e's part fonamental d'una dieta saludable. El format de fruita deshidratada en pols augmenta la vida u'til del producte, a me's d'oferir altres avantatges relacionades amb el menor espai necessari per al seu transport i emmagatzemament. En la mesura que el proce's utilitzat per a l'obtencio' de la pols mantinga estable la qualitat de la fruita, inclo¿s el seu valor funcional, esta podria ser una altra forma d'oferir fruita al consumidor. En este treball s'ha estudiat l'impacte de la incorporacio' de distints biopoli'mers en algunes propietats d'una pols de pomelo obtingut per atomizacio', a fi de seleccionar el millor d'ells, aixi' com l'estabilitat i la viabilitat del producte com nutraceu'tic. Per ac¿o¿, s'ha treballat amb diferents mescles de goma ara¿biga (GA), carboximetilcel¿lulosa (CMC), maltodextrina (MD), un ai¿llat de protei'na de se¿rum de llet (WPI) i almido' modificat amb anhi'drid octenil succi'nic (OSA). Amb tots els productes atomitzats obtinguts s'ha estudiat, a me's del rendiment del proce's, la humitat, porositat i color de la pols obtinguda. A me's a me's, en alguns casos, s'ha analitzat tambe' l'activitat antioxidant, el contingut en vitamina C i en fenols totals. Els resultats obtinguts d'aquesta part de l'estudi no recomanen l'u's de CMC, ni sola ni combinada amb GA doncs, si be' millora les propietats del producte obtingut, disminueix el rendiment del proce's. D'altra banda, la utilizacio'n d'OSA en la formulacio' del pomelo en pols, encara que sembla interessant perque¿ permet obtenir pols me's porosos, me's secs i amb un major contingut en vitamina C, disminueix el rendiment i el contingut en compostos feno¿lics pel que fa a les formulacions preparades amb els altres biopoli'mers. Els resultats d'aquesta part de l'estudi permeten proposar, com a condicions per a la obtencio' del millor producte, preparar el liquat de pomelo afegint, sense dilucio' pre¿via, 9.4 g GA + 1.25 g MD + 1.4 g WPI/100 g liquat i atomitzar a 148 ºC. Amb el producte en pols obtingut es programa¿ un estudi d'emmagatzematge per a comprovar la seua estabilitat. S'estudia¿ la evolucio', amb el temps, de la vitamina C, fenols, licopen, activitat antioxidant, color i propietats meca¿niques de la pols, exposat o no a la llum i a diferents humitats relatives. Els resultats obtinguts posen de manifest la gran inestabilitat del licopen i recomanen, per a assegurar la flotabilitat de la pols i l'estabilitat del color, de la vitamina C i de la capacitat antioxidant durant almenys 6 mesos, emmagatzemar el producte a una humitat relativa ¿ 23.1% si la temperatura e's de 20 ºC. Finalment, per a estudiar la viabilitat del producte en pols com nutraceu'tic, s'analitza¿ la biodisponibilidad dels compostos bioactivos a trave's d'un model intestinal 3D amb la combinacio' de li'nies cel¿lulars Caco-2 i HT29-MTX. Els compostos bioactivos assimilats teo¿ricament pel sistema digestiu van ser identificats per cromatografia liquida electro- sprai, ionitzacio' d'espectro-materia de masses. El delphinidin-3-glucoside i el hesperetin- 7-O-glucoside mostren una permeabilitat superior al 50%, seguit de la hesperidina que s'aproxima¿ al 30%. Aquest treball va permetre establir que la formulacio' de la pols de pomelo proposada te' un gran potencial com a nutraceu'tic. / [EN] The current food trend indicates that the daily consumption of fruits and vegetables is a fundamental part of a healthy diet. The dried fruit powder format increases the product's shelf-life, in addition to offering other advantages related to the lower volume and easier handle required for its transport and storage. To the extent that the process used to obtain the powder retains the quality of the fruits, including its functional value, this could be another way of offer fruit to the consumer. In this study, the impact of the incorporation of different biopolymers on some properties of a powdered grapefruit obtained by spray- drying, in order to select the best of them, as well as the powder stability and viability as a nutraceutical, has been considered. To this end, different mixtures of gum Arabic (GA), carboxymethylcellulose (CMC), maltodextrin (MD), whey protein isolate (WPI) and octenyl succinic anhydride modified- starch (OSA) have been tested. To all the obtained spray dried products, besides the process yield, the water content, porosity and color were analyzed. In addition, in some cases, antioxidant activity, vitamin C and total phenols content have also been analyzed. The results obtained from this part of the study do not recommend the use of CMC, either alone or combined with GA, because, although it improves the properties of the obtained product, the process yield decreases. On the other hand, the use of OSA in the grapefruit powder formulation, although it seems interesting because it allows to obtain more porous and dried powders, with a higher vitamin C content, it decreases the yield and the content of phenolic compounds with respect to the formulations prepared with the other biopolymers. The results of this part of the study allow us to propose, in order to obtain the best product, to prepare the liquidized grapefruit by adding, without previous dilution, 9.4 g GA + 1.25 g MD + 1.4 g WPI/100 g liquidized and spray-drying at 148 ºC. Whit the obtained powdered product, a storage study was scheduled to check its stability. The evolution over time of vitamin C, total phenols, lycopene, antioxidant activity, color and mechanical properties of the powder, exposed or not to light and at different relative humidities, were studied. The obtained results showed the great instability of the lycopene and recommend, to ensure the powder flowability and the color, vitamin C and antioxidant capacity stability for at least six months, to store the product at a relative humidity ¿ 23.1 % if the temperature is 20 ºC. Finally, to study the viability of the powdered product as a nutraceutical, the bioavailability of the bioactive compounds was analyzed through a 3D intestinal model with the combination of cell lines Caco-2 and HT29-MTX. The bioactive compounds assimilated theoretically by the digestive system were identified by liquid chromatography- electrospray ionization-mass spectrometry (LC-ESI-MS). Delphinidin-3-glucoside and hesperetin-7-O-glucoside showed a permeation greater than 50%, followed by hesperidin that approached to 30%. This study allowed to establish that the proposed grapefruit powder formulation has a great potential as a nutraceutical. / González Zamora, FJ. (2019). OPTIMIZACIÓN DE LA FORMULACIÓN Y TEMPERATURA DE ATOMIZACIÓN DE UN LICUADO DE POMELO PARA LA OBTENCIÓN DE UN POLVO DE ALTA CALIDAD Y ESTABILIDAD [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/118797

Os organismos extremófilos são considerados atualmente reservatórios de novas biomoléculas de interesse biotecnológico. Dentro deste grupo encontram-se os microrganismos que requerem altas concentrações de sal para crescer, denominados halófilos. Também existem os halotolerantes que são aqueles microrganismos que não precisam de sal para proliferar, mas toleram altas concentrações de NaCl. Os ambientes salinos provaram ser uma fonte rica de microrganismos halotolerantes produtores de novos compostos naturais e, portanto, a pesquisa nestes ambientes torna-se de grande importância. No Brasil, na região salina de Areia Branca no bioma caatinga, foram isoladas bactérias halotolerantes que foram estudadas com o objetivo de avaliar a produção de novos biopolímeros de interesse biotecnológico. Acredita-se que os polímeros naturais desses microrganismos extremos podem ter aplicações inovadoras ou características diferentes às tradicionais. Neste estudo, os isolados foram identificados em nível de gênero com base na análise da sequência do gene 16s rRNA. Os isolados foram principalmente bactérias Gram-positivas atribuídas às famílias Bacillaceae, Staphylococcaceae, Microbacteriaceae e uma bactéria Incertae Sedis do filo firmicutes, afiliadas aos gêneros Bacillus, Staphylococcus, Curtobacterium e Exiguobacterium, respectivamente. Apenas um isolado Gram-negativo foi identificado e atribuído como membro da família Pseudomonadaceae, incluso no gênero Pseudomonas. Avaliou-se a tolerância ao sal dos isolados em meio TSB suplementado com 5, 35, 60 e 120 g/L de NaCl. Todos os isolados apresentaram a capacidade de crescer nas quatro concentrações de NaCl avaliadas, com exceção do isolado Exiguobacterium sp. sac36 que não cresceu na concentração de 120 g/L de NaCl no meio. Realizaram-se ensaios de acúmulo de polihidroxialcanoatos (PHA) e evidenciou-se que quatro isolados do gênero Bacillus são capazes de acumular 3-hidroxibutirato (3HB) a partir de glicose, xilose, e alguns destes em glicerol. Adicionalmente, confirmou-se que quando há altas concentrações de NaCl no meio, o acúmulo de 3HB dos isolados produtores diminui. Observou-se também que doze isolados halotolerantes são produtores de exopolissacarídeos (EPS). Testes realizados indicaram que os mesmos podem ter efeitos imunoestimulantes em macrófagos. Finalmente, avaliou-se a produção de ácido hialurônico (AH) pelos isolados halotolerantes. Segundo sugere o método de Alcian blue, todos os isolados foram capazes de produzir AH, mostrando que a maior parte deles acumulou o biopolímero em concentrações maiores ou semelhantes ao controle. Os resultados obtidos evidenciam que os isolados halotolerantes avaliados são uma fonte rica em compostos com atividades promissoras para as diferentes indústrias. O presente trabalho contribui no estudo do potencial biotecnológico de microrganismos isolados no bioma caatinga, destacando sua biodiversidade, versatilidade e a necessidade de continuar explorando esses ambientes extremos pouco estudados. / Extremophile organisms are considered reservoirs of new biomolecules of biotechnological interest. In this group there are microorganisms that require high salt concentration to grow, called halophiles, and halotolerant microorganisms, that do not need salt to proliferate but can tolerate high concentrations of NaCl. Saline environments proved to be a rich source of new natural compounds by halotolerant producers and therefore, research in these environments becomes of great importance. In Brazil, in the saline region of Areia Branca in the caatinga biome, halotolerant bacteria were isolated and studied in order to evaluate the production of new biopolymers of biotechnological interest. It is believed that the natural polymers of those extreme microorganisms could have innovative applications or different characteristics from the traditional biopolymers. In this study, the isolates were identified at the genus level based on 16S rRNA gene sequence analysis. Isolates were mainly Gram-positive bacteria from Bacillaceae, Staphylococcaceae and Microbacteriaceae families, and Bacillus, Exiguobacterium, Staphylococcus and Curtobacterium genera. One of the Gram-negative isolate was identified as member of the Pseudomonadaceae family, genus Pseudomonas. The evaluation of salt tolerance of the bacterial isolates on TSB medium supplemented with 5, 35, 60 and 120 g / L NaCl was performed. All the isolates showed the ability to grow in the four concentrations evaluated, except for Exiguobacterium sp. sac36, that did not grow at 120 g / L NaCl. Polyhydroxyalkanoate (PHA) accumulation assays were performed using glucose, xylose and glycerol as carbon source. The results showed that four strains of the genus Bacillus were able to accumulate 3-hydroxybutyrate (3HB) in all conditions. Additionally, it was confirmed that the presence of high concentrations of NaCl in the medium causes a decrease in 3HB accumulation in the cells. It was observed that twelve halotolerant bacteria produced exopolysaccharides (EPS). Tests performed indicated that those EPS could have immunostimulatory effects on macrophages. Finally, hyaluronic acid (HA) production was evaluated. According to Alcian blue method, all strains were able to produce HA, showing that most of the isolates accumulated the biopolymer in higher or similar concentrations to the control. The results showed that the halotolerant isolates are a rich source of compounds with promising activities for different industries. This study contributes to the knowledge of microorganisms from the caatinga biome and their biotechnological potential, highlighting their biodiversity, versatility and the need to continue exploring these poorly studied extreme environments.

Nas últimas décadas, têm aumentado substancialmente a quantidade de pesquisas focando no desenvolvimento e caracterização de materiais biodegradáveis, particularmente, filmes comestíveis. O uso de polímeros de fontes renováveis, preparados a partir de produtos vegetais, vem ganhando importância nessa abordagem. O concentrado de proteína de soja e amido de mandioca podem ser considerados uma alternativa aos polímeros petroquímicos. O processamento pela radiação ionizante pode ser empregado para a modificação de polímeros e macromoléculas, resultando em novos materiais com grandes perspectivas de utilização industrial. A indústria de alimentos, uma das indústrias tradicionalmente mais inovadoras, exige o desenvolvimento constante de novos produtos. A capacidade de proteínas e polissacarídeos de formar filmes, amplamente conhecida, é um ponto de partida para o desenvolvimento de novos materiais que atendam os variados requerimentos dessa pungente indústria. Neste trabalho elaboraram-se filmes a base de fécula de mandioca e proteína isolada de soja em duas proporções diferentes e posteriormente irradiados e analisados quanto às suas propriedades mecânicas, cor, absorção de água, permeabilidade ao vapor de agua, análise térmica TGA e DSC entre outros. Os filmes tornaram-se aparentemente mais solúveis e menos resistentes a perfuração com o aumento da dose de radiação aplicada. Com relação às propriedades térmicas observou-se que os filmes com maior proporção de proteína são mais resistentes. Os filmes apresentaram-se menos permeáveis na dose de 40 kGy, e, com relação a absorção de água, esta foi reduzida em função da dose de radiação. Filmes com boa resistência ao vapor de água e com reduzida absorção podem ser considerados adequados para embalagens de alimentos. A radiação mostrou ser uma ferramenta conveniente na modificação de materiais poliméricos principalmente para elaboração de filmes solúveis onde esta é uma nova tendência para embalagens bioativas. / In recent decades, there has been a substantial increase in the amount of research focusing on the development and characterization of biodegradable materials, particularly edible films. The use of polymers from renewable sources, prepared from plant products, has gained importance in this approach. Soy protein concentrate and cassava starch may be considered an alternative to petrochemical polymers. Processing by ionizing radiation can be used for the modification of polymers and macromolecules, resulting in new materials with great prospects of industrial use. The food industry, one of the traditionally most innovative industries, requires the constant development of new products. The widely known ability of film forming proteins and polysaccharides is a starting point for the development of new materials that meet the varying requirements of this pungent industry. In this work, films based on manioc starch and isolated soy protein were prepared in two different proportions and later irradiated and analyzed for their mechanical properties, color, water absorption, water vapor permeability, TGA and DSC thermal analysis between others. The films became apparently more soluble and less resistant to drilling with the increased radiation dose applied. Regarding the thermal properties, it was observed that the films with greater protein orientation are more resistant. Properties such as water vapor permeability and water absorption, the films were less permeable at the 40 kGy dose. With regard to water absorption, it was reduced as a function of the radiation dose. Films with good resistance to water vapor and with low absorption are considered efficient for food packaging. Radiation has proven to be a convenient tool in the modification of polymeric materials mainly for the production of soluble films where it is a new trend for bioactive packaging.

Polihidroxialcanoatos são polímeros biodegradáveis, sintetizados por bactérias a partir de fontes de carbono renováveis. Este trabalho se concentra na produção de P3HB a partir de xilose no contexto de uma usina padrão de álcool e açúcar que produz energia através de cogeração, utiliza resíduos agrícolas de cana-de-açúcar e passaria a produzir etanol de segunda geração a partir do bagaço. A produção de PHAs a partir de xilose, hoje descartada, poderá viabilizar a geração de etanol de segunda geração. Variou-se a produtividade (0,28 e 1,11 g/L.h), o preço (R$ 4,50 R$ 9,00), o custo do fermentador (três cenários entre US$ 475 - 3.013 mil) e a capacidade produtiva da planta (dez cenários de 1.000 a 35.000 mil t/ano). As visões de resultado oferecem a margem de contribuição, lucratividade líquida da operação, bem como o ponto de breakeven. Recomenda-se redirecionar parte dos esforços de pesquisa voltados a um aumento do teor de P3HB na célula para a melhoria da produtividade do processo, que é o fator-chave para que o processo se torne economicamente mais atrativo. / Polyihydroxyalkanoates are biodegradable polymers, synthetized by bacteria from renewable sources of carbon. This thesis focuses on production of P3HB from xylose in the context of a standard sugar and ethanol plant, cogenerates steam and electrical energy utilizing sugarcane bagasse and agricultural residues. PHAs production from xylose, discarded in most mills nowadays, may enable profitability of 2nd generation bioethanol. Productivity varied from 0,28 to 1,11 g/L.h, and PHB price ranged from R$ 4,50 to R$ 9,00 per kilo. Fermentor cost was studied in 3 scenarios from US$ 475 to 3.013 thousand and the production capacity was analyzed in ten different scenarios, from 1,000 to 35,000 thousand tonnes/year. Result reviews offer contribution margin, net operational profit, as well as breakeven point analysis. Recommended is to redirect part of the research efforts from improving P3HB yields to process productivity improvement, which turned out to be the key factor to economic feasibility.

Os ambientes costeiros marinhos são sítios de uma intensa produção, movimentação e enterramento de carbono orgânico, já que uma fração substancial do material orgânico produzido na zona eufótica deposita-se nos sedimentos e constitui a principal fonte de alimento para o bentos. O objetivo geral deste trabalho é estudar a influência da quantidade, origem e qualidade (composição bioquímica) da matéria orgânica sedimentar sobre a estrutura e distribuição vertical e horizontal da meiofauna e macrofauna bentônicas, em três ambientes com aportes diferenciados de matéria orgânica e submetidos a duas condições oceanográficas diferentes. Foram realizadas 2 campanhas de coleta em 6 estações localizadas no Canal de São Sebastião (CSS), Enseada de Caraguatatuba e Baía de Castelhanos. Em cada estação, foram analisadas as variáveis físico-químicas da água do mar, topografia do fundo, taxa de sedimentação atual. Coletaram-se amostras de sedimentos para análise das características granulométricas, concentração de pigmentos fotossintéticos, teores de matéria orgânica, carbono orgânico, nitrogênio e enxofre total, biopolímeros orgânicos (carboidratos, lipídios e proteínas), concentração e composição dos ácidos graxos, meiofauna e macrofauna, em sete horizontes da coluna sedimentar. As concentrações de pigmentos fotossintéticos, carbono orgânico, biopolímeros orgânicos, carbono biopolimérico e da razão PRT/CHO mostram que com exceção das estações 1 e 6, os sedimentos das demais áreas da região do CSS apresentam um certo grau de eutrofizacão e recebem um aporte importante de detritos orgânicos derivados da produção primária planctônica e bentônica, em diferentes estados de degradação. A composição dos ácidos graxos evidencia que a matéria orgânica particulada possui uma origem principalmente autóctone, e está constituída por uma combinação de material derivado do plâncton vivo ou detrítico, das microalgas bentônicas, da produção bacteriana e da fauna associada ao sedimento, havendo uma contribuição terrestre relativamente pequena. Nos locais estudados na região do CSS a quantidade do alimento não é um fator limitante; porém, a variação na sua qualidade em função de aportes esporádicos de matéria orgânica lábil, derivada da produção primária planctônica e bentônica, é um fator com importante influência na estruturação das comunidades bentônicas. / Coastal marine environments are places of intensive production, movement and burial of organic carbon, due to a considerable fraction of the organic material produced in the euphotic zone is deposited on sediments and represents the main food source for the benthos. The general aim of this work is to study the influence of sedimentary organic matter quantity, origin and quality (biochemical composition) on the structure, vertical and horizontal distribution of benthic meiofauna and macrofauna, in three environments with different organic inputs and under two different oceanographic conditions. Two sampling surveys were performed at 6 stations located in the São Sebastião Channel (SSC), Caraguatatuba Bight, and Castelhanos Bay. At each site the physico-chemical variables of marine water, bottom topography and the sedimentation rate were analyzed. Sediment samples were taken to analyze granulometric characteristics, photosynthetic pigment concentrations, organic matter, organic carbon, nitrogen and sulphur contents, organic biopolymers (carbohydrates, lipids and proteins), concentration and composition of fatty acids, meiofauna and macrofauna in seven sediment layers. Phytopigments, organic carbon, organic biopolymers and biopolymeric carbon concentrations and the PRT/CHO ratio show that excepting stations 1 and 6, the sediments of the other locations have a certain degree of eutrophication and receive a significant input of organic detritus derived from planktonic and benthic primary production at different stages of degradation. Fatty acids composition shows that the particulate organic matter has mainly an autochthonous origin and it is constituted by a mixture of material derived from live or dead plankton, benthic microalgae, bacterial production and from the resident fauna, having a relatively low terrestrial contribution. Food quantity is not a limiting factor at the studied sites in the SSC region; however, variability in food quality related to sporadic inputs of labile organic matter produced by planktonic and benthic primary producers, is an important structuring factor of benthic communities.

A quitosana é um biopolímero produzido a partir da quitina, presente na casca de crustáceos. O grande interesse nesta substância é atribuído à sua diversidade de aplicações industriais. A quitosana utilizada neste estudo foi quimicamente modificada para tornar-se solúvel em água. Estudou-se a estabilidade de emulsões de d-limoneno com esta quitosana, a retenção e liberação do aroma contido nas microcápsulas liofilizadas e o comportamento higroscópico destas microcápsulas. Os mesmos estudos foram realizados com maltodextrina, para comparação, já que é um produto muito utilizado como agente de encapsulação de aromas. A estabilidade das emulsões foi analisada por espectrofotometria e por cromatografia gasosa associada à técnica da análise do espaço livre. As emulsões foram caracterizadas por microscopia óptica. A análise da liberação do aroma contido nas microcápsulas foi realizada em função da umidade relativa do ambiente e da temperatura. Observou-se boa estabilidade de emulsões de d-limoneno com quitosana succinilada ao longo do tempo e características muito distintas em relação às observadas nas outras emulsões. Verificou-se 72% de retenção de d-limoneno em maltodextrina (40% p/p) e 62% de retenção de d-limoneno em quitosana modificada (1% p/p) após o processo de liofilização, sendo que durante todas as etapas do processo de encapsulação a perda de aroma em maltodextrina foi de 72%, enquanto em quitosana modificada foi de 50%. As microcápsulas de maltodextrina sofreram colapso estrutural em ambiente de 90% de umidade relativa. Os valores de umidades de monocamada das microcápsulas decaíram com o aumento da temperatura. O calor total de sorção de microcápsulas de quitosana modificada apresentou-se superior, assim como seu coeficiente de difusividade. A área superficial dos poros de microcápsulas de quitosana modificada apresentou-se superior, absorvendo água por capilares. Conclui-se que microcápsulas de quitosana modificada podem apresentar-se como uma nova opção na escolha de agentes de encapsulação de aromas. / Chitosan is a biopolymer derived from chitin, a component of the shells of crustaceans. It has been of interest due to their broad range of industrial applications. In this study, the chitosan used was chemically modified in order to become water soluble. It was studied the stability of d-limonene emulsion with modified chitosan, flavour retention and release and the hygroscopic behaviour of the microcapsules. The same tests were made with maltodextrin that is a product widely used as a flavour encapsulating agent. The stability of the emulsion was analyzed by spectrofotometry and by headspace/gas chromatography technique. The emulsion characterization was obtained by optical microscopy. Flavour release of microcapsules was measured under different relatives humidities and temperatures. It was observed an improvement on the stability of d-limonene emulsion with modified chitosan along the time and different characteristics in relation to the other. Retention of d-limonene after lyophilization in maltodextrin (40% w/w) was 72% and 62% in modified chitosan (1% w/w). Although, flavour released after encapsulation process in maltodextrin was 72% while in modified chitosan was 50%. Maltodextrin microcapsules presented structural collapse in 90% of relative humidity. The humidity monolayers decreased with temperature increasing for both microcapsules. The heat of sorption for the chitosan microcapsules was greater as well as its diffusivity coefficient. Its pore superficial area was greater. It was observed that chitosan microcapsules absorb water by capilariy absorption. The results suggest that chitosan microcapsules could be a new option of flavour encapsulating agent.

Nas últimas décadas, têm aumentado substancialmente a quantidade de pesquisas focando no desenvolvimento e caracterização de materiais biodegradáveis, particularmente, filmes comestíveis. O uso de polímeros de fontes renováveis, preparados a partir de produtos vegetais, vem ganhando importância nessa abordagem. O concentrado de proteína de soja e amido de mandioca podem ser considerados uma alternativa aos polímeros petroquímicos. O processamento pela radiação ionizante pode ser empregado para a modificação de polímeros e macromoléculas, resultando em novos materiais com grandes perspectivas de utilização industrial. A indústria de alimentos, uma das indústrias tradicionalmente mais inovadoras, exige o desenvolvimento constante de novos produtos. A capacidade de proteínas e polissacarídeos de formar filmes, amplamente conhecida, é um ponto de partida para o desenvolvimento de novos materiais que atendam os variados requerimentos dessa pungente indústria. Neste trabalho elaboraram-se filmes a base de fécula de mandioca e proteína isolada de soja em duas proporções diferentes e posteriormente irradiados e analisados quanto às suas propriedades mecânicas, cor, absorção de água, permeabilidade ao vapor de agua, análise térmica TGA e DSC entre outros. Os filmes tornaram-se aparentemente mais solúveis e menos resistentes a perfuração com o aumento da dose de radiação aplicada. Com relação às propriedades térmicas observou-se que os filmes com maior proporção de proteína são mais resistentes. Os filmes apresentaram-se menos permeáveis na dose de 40 kGy, e, com relação a absorção de água, esta foi reduzida em função da dose de radiação. Filmes com boa resistência ao vapor de água e com reduzida absorção podem ser considerados adequados para embalagens de alimentos. A radiação mostrou ser uma ferramenta conveniente na modificação de materiais poliméricos principalmente para elaboração de filmes solúveis onde esta é uma nova tendência para embalagens bioativas. / In recent decades, there has been a substantial increase in the amount of research focusing on the development and characterization of biodegradable materials, particularly edible films. The use of polymers from renewable sources, prepared from plant products, has gained importance in this approach. Soy protein concentrate and cassava starch may be considered an alternative to petrochemical polymers. Processing by ionizing radiation can be used for the modification of polymers and macromolecules, resulting in new materials with great prospects of industrial use. The food industry, one of the traditionally most innovative industries, requires the constant development of new products. The widely known ability of film forming proteins and polysaccharides is a starting point for the development of new materials that meet the varying requirements of this pungent industry. In this work, films based on manioc starch and isolated soy protein were prepared in two different proportions and later irradiated and analyzed for their mechanical properties, color, water absorption, water vapor permeability, TGA and DSC thermal analysis between others. The films became apparently more soluble and less resistant to drilling with the increased radiation dose applied. Regarding the thermal properties, it was observed that the films with greater protein orientation are more resistant. Properties such as water vapor permeability and water absorption, the films were less permeable at the 40 kGy dose. With regard to water absorption, it was reduced as a function of the radiation dose. Films with good resistance to water vapor and with low absorption are considered efficient for food packaging. Radiation has proven to be a convenient tool in the modification of polymeric materials mainly for the production of soluble films where it is a new trend for bioactive packaging.