Orientador: Vanildo Luiz Del Bianchi / Banca: Gisele Ferreira Bueno / Banca: Gleyce Teixeira Correia / Banca: Márcia Cristina Bisinoti / Banca: Crispin Humberto Garcia Cruz / Resumo: A produção da farinha de mandioca gera manipueira, efluente rico em matéria orgânica, que causa sérios problemas ambientais quando descartada de forma inadequada. Para contribuir com a reversão dessa realidade, desenvolveu-se esta pesquisa com o objetivo de tratar a manipueira em sistemas integrados RAHLF concomitante à produção de tomates com fertirrigação subsuperficial. Os Sistemas de Tratamento Anaeróbio Horizontal de Fertirrigação Subsuperficial (TAHFS) foram implantados em floreiras, que possuíam uma área em seu leito, onde atuou o Reator Anaeróbio Horizontal de Leito Fixo, com pedra brita, manipueira e bactérias anaeróbias sobrepostas. Os TAHFS foram alimentados em fluxo hidráulico contínuo, diariamente, com três diferentes concentrações de entrada da manipueira, 5.000, 10.000 e 15.000 mg.L-1 e três Tempos de Detenção Hidráulica (TDH), 3,5; 7 e 10,5 dias. Desenvolveu-se atividades de caracterização do efluente, monitoramento e desempenho dos sistemas, semanalmente, durante 60 dias através de análises semanais de temperatura, pH, condutividade elétrica, ácidos voláteis, alcalinidade a bicarbonato, alcalinidade total, turbidez, sólidos sedimentáveis, sólidos totais, sólidos voláteis, sólidos fixos, DQO e cianeto. Realizou-se também análises físico-química do solo para determinar influência da fertirrigação no mesmo. O efluente tratado em todos os TAHFS apresentou, no geral, redução de mais de 90% de DQO. O TAHFS C15.000/TDH10,5 destacou-se dentre os demais por ter... / Abstract: The production of cassava flour generates manipueira, an effluent rich in organic matter, which causes serious environmental problems when improperly discarded. In order to contribute to the reversal of this reality, this manipueira treatment research developed through integrated horizontal anaerobic system fixed bed (HAFB) and sub-surface fertigation, concomitant to the production of tomatoes. The Treatment Systems Anaerobic Horizontal Fertigation Subsurface (TAHFS) were implanted in flowerpots, which had an area in his bed, where he Reactor Horizontal Anaerobic Fixed Bed with crushed stone, Manipueira - with variable organic load - and bacteria anaerobic overlapping. The TAHFS were fed in continuous hydraulic flow daily with three different concentrations input of cassava, 5,000; 10,000 and 15,000 mg L-1 and three hydraulic retention times (HRT), 3.5; 7 and 10.5 days. Effluent characterization, monitoring and performance systems activities were carried, weekly for 60 days through temperature analysis, pH, electrical conductivity, volatile acids, bicarbonate alkalinity, total alkalinity, turbidity, settleable solids, total solids, volatile solids, fixed solids, COD and cyanide. It was also made up soil physical-chemical analysis to determine the influence of fertigation on it. The treated effluent in all TAHFS presented overall reduction of more than 90% of COD. The TAHFS C15.000/TDH10,5 stood out among the other for introducing high COD removal values, turbidity, total solids, total fixed solids, total volatile solids and settleable solids. The systems showed stable behavior in relation to AV/AT, suggesting withstand higher volumetric organic loads. TAHFS provided increased P and Mg contents in addition to the maintenance of organic matter and soil pH. TAHFS has been shown to be a viable alternative for anaerobic treatment of manipueira with tomato production / Doutor

A combinação do substrato orgânico e do reator anaeróbio é determinante na produção fermentativa de hidrogênio e de ácidos orgânicos com valor agregado. A utilização do melaço da cana-de-açúcar como substrato orgânico em reatores de leito granular expandido (EGSB) ainda não foi uma alternativa explorada para produção de hidrogênio. Dessa forma, este estudo teve como objetivo analisar a produção biológica de hidrogênio e ácidos orgânicos em três reatores EGSB independentes com concentração de carboidratos de 5 g L-1 (EGSB-5), 10 g L-1 (EGSB-10) e 15 g L-1 (EGSB-15), utilizando melaço da cana-de-açúcar como substrato, sob condição mesofílica de temperatura (30 ºC) e variação do tempo de detenção hidráulica (TDH) de 24 h até 1 h. No EGSB-5, o processo fermentativo não gerou hidrogênio. No entanto, houve produção de metabólitos com valor agregado, principalmente ácido acético, butírico e propiônico. Neste reator, o ácido acético proveniente da reação de homoacetogênese (23 51%) justificou a ausência de hidrogênio. No EGSB-10 a produção de hidrogênio ocorreu na última fase de operação (TDH 1 h), com produção volumétrica de hidrogênio (PVH) máxima de 4,56 L d-1 L-1 e rendimento de hidrogênio (HY) máximo de 0,14 mol H2 mol hexose -1. No EGSB-15, houve PVH no TDH de 2 h e de 1 h , com valor máximo de 13,92 L d-1 L-1 no TDH de 1 h, e HY máximo de 0,25 mol H2 mol hexose-1, também no TDH de 1 h. No EGSB-10 e no EGSB-15, as vias metabólicas responsáveis pela produção de hidrogênio foram semelhantes, associadas à elevação da produção de ácido butírico e ácido lático. O ácido lático foi utilizado como fonte de carbono alternativa em condições de pouca disponibilidade de substrato e de pressão parcial de hidrogênio elevada, o que justifica os valores reduzidos de HY. Os resultados obtidos evidenciaram que o melaço pode ser utilizado para produção de H2 e de ácidos orgânicos em reatores EGSB por processos fermentativos. / The combination of the organic substrate and the anaerobic reactor is determinant in fermentative hydrogen and organic acids production. The use of sugarcane molasses as an organic substrate in expanded granular sludge bed (EGSB) has not yet been explored for H2 production. Thus the objective of this study was to analyze the biological H2 and organic acids production in three independent EGSB reactors with a carbohydrate concentration of 5 g L-1 (EGSB-5), 10 g L-1 (EGSB-10) and 15 g L-1 (EGSB-15), using sugarcane molasses as substrate, under mesophilic temperature (30 °C) and hydraulic retention time (HRT) variation of 24 h - 1 h. In EGSB-5, the fermentation process did not generate hydrogen. However, there was production of volatile fatty acids, mainly acetic, butyric and propionic acid. In this reactor, acetic acid from the homoacetogenesis reaction (23 - 51%) justified the absence of hydrogen. The EGSB-10 produced H2 in the last phase of operation (HTR 1 h), with maximum hydrogen production rate (HPR) of 4.56 L d-1 L-1 and maximum hydrogen yield (HY) of 0.14 mol H2 mol hexose-1. In the EGSB-15, there was HPR in the HPR of 2 h and 1 h, with a maximum value of 13.92 L d-1 L-1 in the HRT of 1 h, and HY maximum of 0.25 mol H2 mol hexose-1, also in the HRT of 1 h. In the EGSB-10 and EGSB-15, the metabolic pathways responsible for hydrogen production were similar, associated with increased production of butyric acid and lactic acid. Lactic acid was used as an alternative carbon source under conditions of low substrate availability and high hydrogen partial pressure, which justifies the reduced HY values. The results showed that molasses can be used to produce H2 and organic acids in EGSB reactors in anaerobic fermentation process.

Vinasse, a wastewater rich in organic matter, nutrient and water, is commonly used for fertigation of sugarcane plantation. However, this practice is questionable in the environmental sphere because of problems, such as contamination of groundwater and greenhouse gases emission. Researchers have sought for alternatives that use vinasse in a more sustainable way, e.g., biorefineries that recover resources. In general, the pathways considered are the concentration technologies to reclaim water and nutrient, and the anaerobic digestion (AD) to produce biogas. This thesis reports on a study of five designs of vinasse biorefineries that incorporate anaerobic bioreactors followed by a concentration technology (evaporation (EV), reverse osmosis (RO) or forward osmosis (FO)). Different forms of regeneration of the draw solution (DS) namely evaporation, reverse osmosis and membrane distillation (MD) were also analyzed. The alternatives were compared through an exergy analysis, a method that evaluates efficiency in the conversion of resources by systems. The results showed Alternative 2 (anaerobic digestion + reverse osmosis) was the most efficient (64%), since the treatment of 491.76 m3 vinasse h-1 (exergy content of 60513.8 kW) to recover 80% of water reduced 76% of external water requirement and generated 12% more electricity (2601 kW exergy) for the industry. / O desenvolvimento de biorrefinarias voltadas à recuperação de recursos é uma tendência crescente que visa promover sistemas alternativos para obtenção de energia e materiais de forma mais sustentável. Dentro deste conceito está o aproveitamento da vinhaça das indústrias de cana-de-açúcar de modo a recuperar água, nutrientes e energia como produtos de interesse. Para isso, é necessário avaliar as possíveis configurações tecnológicas voltadas a este objetivo. No presente trabalho, foram estudados cinco designs de biorrefinaria de vinhaça incorporando uma rota de produção de metano, formada pelo processo de digestão anaeróbia, e uma forma de concentração do efluente. Os métodos para obtenção de água foram evaporação, osmose reversa e osmose direta. Neste último, foram analisadas diferentes formas de regeneração da solução de separação: evaporação, osmose reversa e destilação por membranas. A comparação das alternativas de biorrefinaria foi feita pelo método da análise de exergia, que atua na avaliação da eficiência de conversão dos recursos em sistemas. Esta ferramenta possui como medida base o trabalho útil que pode ser obtido a partir das correntes envolvidas no processo. Desta forma, observou-se que tecnologias que empregam calor como energia de entrada tendem a ser menos eficientes do que as que empregam eletricidade. Neste caso, as alternativas com processo de osmose reversa apresentaram maiores eficiências exergéticas, por exemplo, ao se recuperar 70% de água, sua eficiência seria de 64%. Portanto, sugere-se que a digestão anaeróbia da vinhaça seguida da concentração por osmose reversa seria a configuração mais interessante para concepção de uma biorrefinaria de vinhaça.

O presente estudo avaliou o efeito do TDH (tempo de detenção hidráulica) (24 a 1 h) na produção de H2 em reator anaeróbio de leito granular expandido (Expanded Granular Slugde Bed) (ESGB) sob condições mesofílicas (30 ± 2 °C), com cultura mista e a partir do caldo de cana nas concentrações: 5, 10 e 15 g L-1, nos reatores EGSB5, EGSB10 e EGSB15, respectivamente. Foram atingidos valores máximos de produção volumétrica de H2 (PVH) ao decrescer o TDH para: 1 h no EGSB5 (6,96 L d-1 L-1); 1 h no EGSB10 (19,14 L d-1 L-1); e 2 h no EGSB15 (52,40 L d-1 L-1). Os resultados corroboram a afirmação de que reatores de alta taxa como o EGSB suportam aplicação de cargas mais elevadas, visto que o rendimento de H2 (Hydrogen Yield) (HY) máximo (0,73 mol H2 mol-1 hexose) foi observado no EGSB15 para a taxa de carregamento orgânico (TCO) igual a 182,9 kgcarboidrato m-3 d-1. Os HY visualizados no presente estudo foram inferiores aos observados nos estudos em que utilizaram culturas puras, isto pode ocorrer devido ao fato de que o tratamento térmico não é capaz de selecionar apenas culturas produtoras de H2. Foram identificados os possíveis consumos de H2 em consequência à homoacetogênese, com percentuais máximos de ácido acético (HAc) de 59,0 %, 50,0 % e 25,0 % em relação aos demais metabólitos produzidos nos EGSB5, EGSB10 e EGSB15, respectivamente. Devido à provável ocorrência de homoacetogênese o H2 detectado não pode ser inteiramente atribuído a presença de HAc, atribui-se então a produção de H2 à rota de produção de ácido butírico (HBu). Coincidentemente com o HY máximo, as concentrações e percentuais de HBu foram de 1,95 g L-1 e 44,0 % para o EGSB10 no TDH de 4 h, e de 4,07 g L-1 e 43,0 % para o EGSB15 no TDH de 2 h. De modo geral, a redução do TDH de 24 a 1 h melhorou a produtividade de H2. Observou-se devido à elevada PVH, que o caldo de cana pode ser uma alternativa viável para a produção de H2 em larga escala. / The present study evaluated HRT (hydrualic retention time) (24 to 1 h) effect on H2 production in anaerobic expanded granular sludge bed reactor (ESGB) under mesophilic conditions (30 ± 2°C), with mixed culture and sugarcane juice concentration of 5, 10 and 15 g L-1 in EGSB5, EGSB10 and EGSB15, respectively. Maximum hydrogen production rates (HPR) were visualized by decreasing TDH to: 1 h in EGSB5 (6.96 L d-1 L-1); 1 h at EGSB10 (19.14 L d-1 L-1); and 2 h in EGSB15 (52.40 L d-1 L-1). Results attest that high rate reactors such as EGSB support higher loads application, since maximum hydrogen yield (HY) was observed in EGSB15 for the highest organic loading rate (OLR) applied (0.73 mol H2 mol-1 hexose in OLR 182.9 kgcarboidrato m-3 d-1). HY visualized in present study were lower than those observed in studies using pure cultures, this may occur due to heat treatment is not able to select only H2 producing cultures. Possible H2 intakes were observed as a consequence of homoacetogenesis, with maximum acetic acid (HAc) 59.0%, 50.0% and 25.0% for EGSB5, EGSB10 and EGSB15, respectively. Due to probable occurrence of homoacetogenesis the H2 production can\'t be entirely attributed to HAc, then H2 production is attributed to butyric acid (HBu) route. Coincidentally with maximum HY, the HBu concentrations and percentages were 1.95 g L-1 and 44.0% for the EGSB10 in TDH 4 h, 4.07 g L-1 and 43.0% for EGSB15 in TDH 2 h. Overall, the TDH reduction from 24 to 1 h improved H2 productivity. Due to high HPR observed the sugarcane juice can be a feasible alternative for H2 production on large scale.

Orientador: Newton Castagnolli / Banca: Luiz Edivaldo Pezzato / Banca: José Eurico Possebon Cyrino / Resumo: O experimento utilizou quatro linhagens de tilápias do Nilo (Oreochromis niloticus) chamadas de CESP, Pernambuco, Santa Catarina, Ttailandesa. O objetivo do projeto foi comparar o desempenho e a sobrevivência dessas deferentes linhagens de tilápia do Nilo na fase de reversão sexual. As póslarvas foram estocadas em aquários de 4,5L em sistema de recirculação e com temperatura constante. O delineamento foi inteiramente casualizado com quatro tratamentos (linhagens) e sete repetições. Os parâmetros avaliados foram: comprimento total, ganho de peso, taxa de crescimento específico, taxa de sobrevivência e eficiência de reversão sexual. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey. A análise de reversão foi submetida ao teste de qui-quadrado. Os resultados médios de comprimento total final demonstraram que a linhagem Pernambuco obteve os menores valores em relação às linhagens CESP, Tailandesa e não diferiu da linhagem Santa Catarina. Para o ganho de peso pôde-se observar que a Pernambuco apresentou menor ganho de peso em relação às demais linhagens (P<0,05). A taxa de crescimento específico demonstrou melhores resultados para as linhagens Tailandesa e Santa Catarina. A sobrevivência foi menor nas linhagens CESP (63,33%) e Pernambuco (60,95%) que na Santa Catarina (88,10%) e Tailandesa (92,86%). Os resultado de reversão sexual demonstraram alta eficiência para as linhagens Santa Catarina e Pernambuco e baixa para CESP e Tailandesa. As linhagens Tailandesa e Santa Catarina obtiveram maior taxa de sobrevivência e desempenho satisfatório durante a fase de reversão sexual, portanto, apresentam-se como as mais propícias para a criação em sistema de recirculação na fase de reversão sexual / Abstract: This experiment aimed to compare growth performance and survival of four Nile tilapia (Oreochromis niloticus) strains from CESP, Pernambuco, Santa Catarina and Thailandese in sex reversal phase. Thirty fry were stocked in 4.5L aquaria (6.66 fry/L) in a recirculation system with controlled temperature. The experimental design was completely at random with four treatment (strains) and seven replicates. Total length, weight gain, specific growth rate, survival rate and sexual reversion efficiency were submitted to ANOVA and means compared trough Tukey test and sex reversion by qui-square. The results (Table 1) has shown that Pernambuco strain presented smaller final total length and did not differ from Santa Catarina strain. Pernambuco strain presented also worse values of weight gain. Better specifc growth rate were presented by Thailand and Pernambuco strains. The survival rate was better in Thailandese (88.1%) and Santa Catarina (92.86%) strains than CESP (63,33%) and Pernambuco (39,05%). Sex reversal analises demonstrated high efficiency rate to Santa Catarina and Pernambuco strains. This study revealed that CESP and Pernambuco strains presented lower survival rate and similar growth when compared with Thailand and Santa Catarina ones, which demonstrate that the latter ones are better for culture during the sex reversal phase / Mestre

Orientador: Américo Garcia da Silva Sobrinho / Banca: Wignez Henrique / Banca: Iraides Ferreira Furusho Garcia / Resumo: Para avaliar se a glicerina pode substituir adequadamente o milho na dieta de ovinos, foram confinados 30 cordeiros Ile de France, em baias individuais, dos 15,1 ± 0,146 kg aos 32,2 ± 0,207 kg de peso corporal, e alimentados com três dietas contendo cana-de-açúcar in natura como volumoso (50%) e concentrado (50%) sem e com inclusão de 10 e 20% de glicerina na matéria seca. As dietas continham semelhantes teores proteico (16,72% da MS) e energético (3,86 Mcal/kg MS). Foram avaliados o desempenho, o consumo e a digestibilidade aparente dos nutrientes, o balanço aparente de nitrogênio, as concentrações plasmáticas de glicose e insulina, a concentração de ácido fórmico na urina, a produção de gases in vitro, as medidas morfológicas in vivo e na carcaça, os parâmetros quantitativos da carcaça e os componentes não-carcaça. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, sendo os tratamentos comparados por regressão com auxílio do programa estatístico SISVAR. Os cordeiros alimentados com as diferentes dietas tiveram desempenho semelhante, com ganho médio de peso diário de 0,239 kg, atingindo o peso corporal final em média aos 73 ± 16 dias de confinamento. O aumento de glicerina nas dietas reduziu linearmente os consumos de extrato etéreo e de carboidratos totais, mas não teve efeito sobre o consumo de outros nutrientes, havendo redução linear apenas na digestibilidade aparente do extrato etéreo, sem influenciar a digestibilidade dos demais nutrientes. O balanço aparente de nitrogênio nos cordeiros foi positivo nas três dietas e não significativamente diferente, assim como as concentrações plasmáticas de glicose e insulina, que também foram semelhantes. A concentração de ácido fórmico na urina aumentou linearmente 24,2% e 114,8%, respectivamente, conforme se elevou o teor de glicerina na dieta para 10 e 20%, sem sinais de intoxicação nos cordeiros. A produção de gases in vitro teve ... / Abstract: To assess if glycerin can properly substitute corn in sheep diets, 30 Ile de France lambs were confined, in individual pens, of 15.1 ± 0.146 kg to 32.2 ± 0.207 kg body weight, and fed with three diets containing sugarcane in natura as forage (50%) and concentrate (50%) without and with inclusion of 10 and 20% of glycerin in dry matter. Diets contained similar protein (16.72% of DM) and energy (3.86 Mcal/kg DM) levels. There were evaluated the performance, intake and apparent nutrient digestibility, apparent nitrogen balance, plasmatic glucose and insulin concentrations, urine formic acid concentration, in vitro gas production, in vivo and carcass morphological measures, quantitative parameters of the carcass and non-carcass components. Experimental design was completely randomized, and treatments compared by regression with the aid of SISVAR statistic program. Lambs fed with different diets had similar performance, with average daily weight gain of 0.239 kg, reaching final body weight usually at 73 ± 16 days of confinement. Increase of glycerin in diets reduced linearly the ingestion of ether extract and total carbohydrates, but had no effect on other nutrients consumption, with a decrease linear only in the apparent digestibility of ether extract, without affecting digestibility of other nutrients. Apparent nitrogen balance in lambs was positive in all three diets, with no significant difference, as well as plasmatic glucose and insulin concentrations, which were also similar. Urine formic acid concentration increased linearly 24.2% and 114.8%, respectively, with increased of glycerin level in diet for 10 and 20%, without signs of intoxication in lambs. In vitro gas production had linear reduction with increasing glycerin content in diet in all times assessed (24, 48 and 72 hours). Inclusions of 10 and 20% of glycerin in the diets promoted quadratic effect, with increase and reduction subsequent in rump width in vivo ... / Mestre

Orientador: Gustavo Rezende Siqueira / Banca: Thiago Fernandes Bernardes / Banca: Rafael da Costa Cervieri / Banca: Otávio Rodrigues Machado Neto / Banca: João Luiz Pratti Daniel / Resumo: Foram conduzidos três experimentos com os objetivos de determinar 1) a melhor dose e tipo de inoculante, homo ou heterofermentativo, para grão de milho reidratado; 2) os efeitos do tempo de estocagem e do uso de inoculante sobre o perfil fermentativo, estabilidade aeróbia e degradabilidade in situ de silagem de milho grão úmido e silagem de grão de milho reidratado; 3) as alterações nos parâmetros ruminais, digestibilidade e desempenho de bovinos Nelore, consumindo dietas contendo milho seco moído ou silagem de milho grão úmido ou silagem de grão de milho reidratado sem e com o uso de inoculante. No experimento 1 foi avaliado silagem de grão de milho reidratado sem inoculante (C), com L. plantarum + P. acidilactici (LPPA) e com L. buchneri (LB), ambos nas doses de 1 ×105, 5 ×105 e 1 ×106 ufc/g, estocadas por 124 dias. As silagens inoculadas com LB em relação ao C apresentaram maior (P < 0,01) contagem de bactérias ácido láticas (BAL), concentração de ácido acético, ácido propiônico e 1,2-propanodiol e menor (P < 0,01) pH, leveduras e fungos filamentosos nos 12 dias de exposição ao ar e maior (P < 0,01) estabilidade aeróbica, isso ocorreu já na primeira dose (1 ×105 ufc/g). O uso de LB também aumentou (P < 0,05) a quebra de prolamina e a degradabilidade in situ das silagens. Uso de LPPA não apresentou melhorias na fermentação e piorou a deterioração aeróbia em comparação ao controle. No experimento 2 foi avaliado um esquema fatorial 2 × 2, sendo o primeiro fator dois tipos de ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Three trials were conducted with the objective to determine 1) the best dose and type of inoculant, homo or hetero fermentative, for reconstituted corn grain silages; 2) the effects of storage time and the use of inoculant on the fermentation profile, aerobic stability and in situ degradability of high moisture and reconstituted corn grain silages; 3) changes in ruminal fermentation, digestibility and performance of Nellore steers fed diets containing dry ground corn or high moisture or reconstituted corn grain silages without and with inoculant. In trial 1, treatments were: reconstituted corn grain silages without inoculant (C), L. plantarum + P. acidilactici (LPPA) and L. buchneri (LB), both at doses of 1 × 105, 5 × 105 or 1 × 106 cfu/g, stored for 124 days. Silages inoculated with LB compared to C had greater (P < 0.01) count or lactic acid bacterial (LAB), acetic acid, proprionic acid and 1,2-propanediol concentrations and lower (P < 0.01) pH, yeasts and molds for 12 days of exposure to air and higher (P < 0.01) aerobic stability, this occurs already at the first dose (1 x 105 cfu/g). The use of LB also increased (P < 0.05) proteolysis and in situ degradability of silages. The LPPA showed no improvements in fermentation and increased mold counts during the aerobic stability. The trial 2 was designed in a 2 × 2 factorial arrangement: two types of silage, high moisture corn (HMC) or reconstituted corn grain silages (RCS); and without (control) or with L. buchneri (LB; 1 × 105). Silos were opened after 15, 30, 60, 90, 120, 180, 240 and 300 days of storage. The RCS showed higher overall concentration of acids, while silages inoculated with LB had greater concentrations of acetic acid and 1,2-propanediol and lower content of lactic and butyric acids. Along the storage time, HMC LB and RCS LB showed lower yeast count and higher BAL count and ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Lipases hidrolisam triacilgliceróis a glicerol e ácidos graxos. Neste trabalho foram estudadas as lipases digestivas no mosquito Aedes aegypti (larva e adulto) e no carrapato Amblyomma cajennense, vetores de Dengue e da Febre Maculosa. As lipases estudadas pertencem a família das lipases neutras, são estáveis em ampla faixa de pH e em altas temperaturas. Estas enzimas apresentam maior eficiência hidrolítica sobre substratos de cadeias carbônicas curtas (butirato e heptanoato). As lipases digestivas nas duas fases de desenvolvimento do mosquito são distintas cinéticamente. O estudo combinado do genoma de Ae. aegypti e PCR comprovaram a expressão diferencial destas enzimas constituintes de uma família multigênica envolvida na expressão de lipases digestivas provavelmente reguladas pela dieta. / Lipases hidrolyse triacylglycerol to glycerol and fat acids. In the present work we studied the digestive lipases from Aedes aegypti (larvae and adults) and Amblyomma cajennense. Studied lipases belong to the neutral lipase family, stable in a large range of pH and to high temperatures. These enzymes have a higher catalytic efficiency upon short substrates like butyrate and heptanoate. The digestive lipases from both larval and adult mosquitoes are kinetically distinct. Combined study of Ae.aegypti genome and PCR showed the differential expression of lipases which belong to a multigenic family of enzymes probably regulated by diet.

Problemática mundial levantada nas últimas duas décadas, a geração de gases de efeito estufa (GEE) tem parte devida à emissão de metano por ruminantes. O metano, um potente GEE, é produto final do processo fermentativo de bovinos e, por constituir perda no potencial produtivo destes, tem sido objeto de estudo por nutricionistas do mundo todo. Na busca por estratégias para diminuírem essas perdas, diferentes dietas, aditivos e manejos nutricionais têm sido empregados. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito dos aditivos alimentares, monensina ou tanino, sobre a produção de metano ruminal em bovinos, utilizando-se a técnica de fermentação ruminal ex situ (micro-rúmen), e sobre os parâmetros da fermentação ruminal, a digestibilidade aparente total e a excreção de nutrientes da dieta. Seis vacas (873 ± 81 kg) canuladas no rúmen foram utilizadas e distribuídas a três dietas, que diferiram quanto ao aditivo utilizado, seguindo-se delineamento experimental em quadrado latino 3x3 replicado (n= 18 unidades experimentais): Controle (CON): sem aditivo; Monensina (MON): adição de 300 mg de monensina sódica por animal por dia; Tanino (TAN): adição de 100 g de extrato concentrado de tanino condensado obtido da Acácia-negra (Acacia mearnsii) por animal por dia. Cada período experimental foi constituído de 21 dias, sendo que, entre o dia 5 e o dia 15, 2 g do marcador óxido crômico por kg de MS de alimento consumido foi administrado via cânula ruminal, para determinação da digestibilidade aparente total da MS e suas frações, bem como da excreção dos nutrientes da dieta. O ensaio de digestibilidade foi constituído por duas fases, sendo os cinco primeiros dias para adaptação ao marcador e os cinco últimos para coleta de fezes. A excreção da MS e dos nutrientes, bem como a excreção de nitrogênio, foi calculada a partir dos dados de coeficiente de digestibilidade da MS e suas frações. Para cada período experimental, os últimos 6 dias foram destinados para coleta de dados do consumo de matéria seca (CMS). No dia 21 coletou-se líquido ruminal, antes, 3, 6, 9 e 12 h após a alimentação matinal, para determinação da concentração de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC) e metano (CH4). As concentrações de CH4 e AGCC foram determinadas por cromatografia gasosa. O pH ruminal foi mensurado por um dispositivo contínuo de mensuração, durante 24 horas no 21º dia de cada período experimental. A técnica de fermentação ex situ consiste em incubar frascos tipo penicilina com conteúdo ruminal sólido e líquido, em banho termostático por 30 minutos, com posterior mensuração da produção de metano por cromatografia gasosa, sendo estimada a perda de energia relativa (PER). A PER avalia a eficiência da fermentação dos alimentos, ou seja, verifica a perda de metano quando comparada aos outros produtos da fermentação, tais como, acído acético, propiônico e butírico. Os dados foram analisados pelo programa SAS (Versão 9.2, 2010) através do procedimento MIXED. No modelo, o efeito de tratamento foi considerado fixo e os efeitos de período, quadrado e animal dentro de quadrado considerados aleatórios. Não houve diferenças significativas (P0,05) entre os tratamentos para o consumo, digestibilidade aparente total e excreção da MS, PB, EB, FDN, FDA, EE, ENN, MO ou P, nem na digestibilidade do NDT e na excreção de N. Não houve efeito signifivativo dos aditivos (P>0,05) sobre a concentração de N-NH3, pH ruminal, para os ácidos acético, propiônico e butírico, nem para o AGCC total. Para a variável metano houve diferença significativa (P<0,05), sendo que o tratamento com monensina foi responsável por reduzir a produção de metano em 10,7%, já o tanino reduziu em 8,0%, quando comparados ao tratamento controle. Observou-se que a PER foi diminuída significativamente em 20,3% e 23,8% (P=0,0387) com a administração dos aditivos monensina e tanino, quando comparadas ao tratamento controle. Portanto, a utilização de monensina ou tanino, em dietas com proporção de volumoso e concentrado de 50%, demonstra ser uma interessante opção em dietas para bovinos, com vistas a eficiência energética dos animais, não interferindo sobre o consumo, digestibilidade e excreção dos nutrientes com consequente redução nas emissões de metano. / Worldwide problem raised in the last two decades, the generation of greenhouse gases (GHG) is partly due to methane emission by ruminants. Methane, a powerful greenhouse gas, is the end product of the fermentation process in cattle, and as is considered a potential loss in their productive potential has been studied by nutritionists worldwide. In the search for strategies to decrease these losses, different diets, additives and nutritional management have been employed. Therefore, the aim of this study was to evaluate the effect of feed additives monensin or tannins on ruminal methane production in cattle evaluated by the technique of ex situ ruminal fermentation (micro-rumen), and on rumen fermentation parameters, as well as, total tract apparent digestibility and excretion of nutrients. Six ruminally cannulated cows (873 ± 81 kg) were distributed to three diets that differed on the additive used, in a replicated 3x3 Latin square experimental design (n=18 experimental units): Control (CON): no additive; Monensin (MON) addition of 300 mg of monensin per animal per day; Tannin (TAN): addition of 100 g of concentrated extract condensed tannin obtained from black wattle (Acacia mearnsii) per animal per day. Each experimental period consisted of 21 days, and between day 5 and day 15, 2 g per kg DM consumed of the marker chromic oxide was administered via rumen cannula for determination of DM and its fractions apparent digestibility as well as, excretion of nutrients. Digestibility trial consisted of two phases, the first five days for adaptation to the marker and the last five for feces sampling. The excretion of DM and nutrients, as well as, nitrogen excretion was calculated from the data of DM digestibility and its fractions. In each trial, the last 6 days were used for data collection of dry matter intake (DMI). On day 21, ruminal fluid was collected before, 3, 6, 9 and 12 h after morning feeding to determine the concentration of short chain fatty acids (SCFA) and methane (CH4). The concentration of SCFA and CH4 were determined by gas chromatography. Rumen pH was measured by a continuous measurement device for 24 hours on day 21 of each experimental period. The fermentation technique consists of ex situ incubation of penicillin flasks with liquid and solid rumen contents in water bath for 30 minutes, with subsequent measurement of methane production by gas chromatography, with final estimation of relative energy loss (REL). The REL evaluates the efficiency of feed fermentation , in other words, verifies methane loss when compared to the other fermentation products such as acetic, propionic and butyric acids. Data were analyzed using the MIXED procedure of SAS (Version 9.2, 2010). In the model, the effect of treatment was considered fixed and the effects of period, square, and animal within square were considered random. No significant differences (P0.05) between treatments were observed for dry matter intake, apparent digestibility and excretion of DM, CP, GE, NDF, ADF, EE, NFE, MO or P, nor TDN digestibility and N excretion. There was no significant effect (P>0.05) of additives on rumen pH, concentration of total SCFA, acetic, propionic and butyric acids, as well as, NH3- N. Monensin reduced (P<0.05) methane production by 10.7%, whereas tannin reduced by 8.0%, when compared to control treatment. Relative energy loss was significantly decreased by 20.3% and 23.8% (P=0.0387) with administration of monensin and tannin when compared to control. Therefore, the use of monensin or tannin in diets with forage to concentrate ratio of 50%, shows to be an interesting option in catlle diets aiming to improve energy efficiency in animals, not interfering on intake, digestibility and nutrient excretion with consequent reduction in methane emissions.

Este trabalho consiste em um estudo detalhado do sistema digestivo de Phibalosoma phyllinum (Phasmida, Phasmatidae) num enfoque morfofuncional. Do ponto de vista anatômico, o seu sistema digestivo é constituído por um intestino anterior, um intestino médio e um intestino posterior. O intestino anterior é composto por uma cavidade bucal (onde se abre o ducto da glândula salivar bilobada), uma faringe, que se continua para o esôfago, terminando em um proventrículo, que forma uma válvula em seu interior. O intestino médio é formado por um ventrículo tubular, dividido em três regiões: ventrículo anterior (VA), ventrículo médio (VM) e ventrículo posterior (VP). Este último foi, ainda, subdividido em proximal (VPI) e distal (VPII). Na região do VPI, foi constatada a presença de estruturas denominadas de apêndices ventriculares, formadas por protuberâncias, que se inserem no tubo digestivo, e canalículos, que se projetam da região apical de cada uma delas e terminam em fundo cego. O intestino posterior é dividido em um íleo e um reto que termina no ânus. A análise histológica mostrou que o intestino anterior é formado por um epitélio simples, composto por células pavimentosas, revestido por uma cutícula, que se modifica na forma de pequenas espículas ao longo desta região. O proventriculo é composto por uma válvula muscular simples, que separa o intestino anterior e o intestino médio. Este último é formado por um epitélio simples, constituído por células do tipo colunar, chamadas de enterócitos, principais responsáveis pela secreção de enzimas digestivas e pela absorção dos nutrientes, por células regenerativas, que se apresentam reunidas em ninhos na base do epitélio, e por células endócrinas. Os apêndices ventriculares, por sua vez, possuem um epitélio simples e contínuo com o epitélio ventricular. As células das protuberâncias apresentam-se grandes e arredondadas, enquanto que os canalículos são compostos por um epitélio de células achatadas, semelhante ao dos túbulos de Malpighi. Na região de transição entre o epitélio ventricular e o intestino posterior se inserem os túbulos de Malpighi. O epitélio do intestino posterior é do tipo cúbico, simples, revestido por cutícula. A luz do intestino médio (ou ventrículo) é revestida por uma estrutura tubular, denominada de membrana peritrófica, cuja existência foi comprovada por microscopia de fluorescência com a utilização da técnica WGA-FITC (aglutinina do gérmen do trigo conjugada à fluoresceína). Com a finalidade de identificar regiões específicas do ventrículo onde ocorre a absorção ou secreção de água através do epitélio, foram realizados experimentos fisiológicos de ingestão e injeção do corante amaranto em solução. Verificou-se que, quando o corante é ingerido pelos insetos, o VA apresenta-se corado, tanto em animais em jejum quanto alimentados, indicando ser este o possível sítio de absorção de água no ventrículo. Por sua vez, a partir de experimentos com a injeção do mesmo corante na hemolinfa, foi constatada a sua tomada pelos túbulos de Malpighi, indicando serem estes os principais sítios de tomada de água da hemolinfa e de sua secreção para a luz do tubo digestivo. Tanto em animais em jejum, quanto alimentados, o corante injetado é encontrado na luz do intestino posterior. Entretanto, nos animais em jejum, o corante é capaz de se difundir, também, pelo ventrículo até a sua região anterior. A análise ultraestrutural do intestino médio revelou que a superfície apical dos enterócitos constituintes apresenta-se modificada na forma de microvilosidades. Nas membranas laterais, observam-se especializações juncionais na forma de desmossomos apicais, seguidos por junções septadas lisas. A membrana plasmática basal, por sua vez, exibe diversas invaginações, formando uma rede complexa de canais com mitocôndrias associadas. Nas células do VA e VM, essa rede exibe um número limitado de aberturas para a lâmina basal, o que indica um maior potencial de absorção de água pelo epitélio ventricular, a partir de sua luz. Nas células da região do VP, o número de aberturas é bem maior, o que sugere que pode ocorrer secreção de água e íons através desta região, não detectável nos experimentos com corantes. Por outro lado, as células regenerativas exibem características típicas de células indiferenciadas, com núcleo grande e poucas organelas. Células endócrinas, por sua vez, são, eventualmente, detectadas na base do epitélio, sem se prolongarem até a superfície apical do epitélio. Foi observado, ainda, que tanto os canalículos ventriculares, quanto os túbulos de Malpighi são formados por células achatadas, com microvilosidades apicais modificadas portando mitocôndrias em seu interior e membrana plasmática basal formando um labirinto complexo, com muitas aberturas para a lâmina basal e com muitas mitocôndrias associadas. Com relação a atividade secretora do epitélio ventricular, verifica-se a existência de grandes quantidades de retículo endoplasmático rugoso e diversas áreas de Golgi concentradas, principalmente, no citoplasma perinuclear. Nas regiões VA e VM, é detectado um grande número de vesículas secretoras, cujo mecanismo de secreção parece ser o merócrino. Ao longo de todo VP, por outro lado, vesículas secretoras estão, aparentemente, ausentes no citoplasma apical, mas pode ser constatada a presença de dilatações nas microvilosidades, algumas das quais apresentem pequenas vesículas em seu interior. Esta observação é sugestiva da ocorrência de secreção do tipo microapócrina nesta região. Devem ocorrer, portanto, dois mecanismos de secreção diferentes ao longo do ventrículo de P. phyllinum: o merócrino (no VA e no VM) e o microapócrino (no VP) O local de produção e secreção das enzimas amilase e tripsina pôde ser localizado através de experimentos de imunomarcação ultraestrutural com a utilização de anticorpos heterólogos. Ambas as enzimas foram detectadas na região do VA e do VM, podendo ser traçadas nas áreas de Golgi, nas vesículas secretoras e na luz do epitélio, junto às microvilosidades, seguindo, pois, a rota secretora. Ambas as enzimas foram identificadas no interior do mesmo tipo de vesículas de secreção, indicando que devem ser eliminadas conjuntamente através da mesma via secretora. Medidas de pH luminal revelaram grandes diferenças de pH ao longo do tubo digestivo nesta espécie. Enquanto que na região anterior o pH é mais ácido (5,3 no intestino anterior e 5,6 no VA), ele vai se tornando mais alcalino nas regiões mais posteriores do ventrículo (6,3 no VM anterior, 8,0 no VM posterior, 9,1 no VPI e 8,5 no VPII) e é neutro no intestino posterior (7,3). Foi determinado, ainda, o efeito do pH sobre a atividade das enzimas tripsina e amilase. A maior atividade para tripsina foi observada no pH 9,0. Já para amilase, a maior atividade foi observada em pH 5,0. No que diz respeito a atividade de enzimas digestivas, ficou evidente que a atividade de amilase e tripsina se concentra no conteúdo do intestino anterior e VA. / This work presents a detailed morphofunctional study of the digestive system of Phibalosoma phyllinum (Phasmida, Phasmatidae). From an anatomical point of view, the digestive system of this insect is formed by a foregut, a midgut and a hindgut. The foregut is composed by the buccal cavity (where the salivary gland\'s duct open), a pharynx and an aesophagus that ends in the proventriculus. The midgut consists of a tubular ventriculus and it can be divided in three regions: the anterior ventriculus (AV), the middle ventriculus (MV), and the posterior ventriculus (PV) which can be further subdivided in its proximal (PVI), and distal (PVII) sub-regions. The presence of a complex system of ventricular appendices was observed in the PVI sub-region, which are formed by protuberances, in the external ventricular surface, and by blind-ended canaliculi, which are connected to the protuberances. The hindgut is divided into an ileum and a rectum that ends in the anus. Seen by light microscopy, the foregut is made up by a simple epithelium, which is composed of squamous cells and covered by a cuticle layer. Through the whole foregut the cuticle forms spines. The proventriculus is formed by a simple muscular valve that separates the foregut from the midgut. The midgut itself is formed by a simple epithelium, which is made up of three different cell types: columnar cells (enterocytes), which are the main site of enzyme production and secretion, and nutrient absorption, the regenerative cells, which are clustered in nidi at the basal portion of the epithelium, and the endocrine cells. The ventricular appendices, in turn, are formed by a simple epithelium that is continuous with the ventricular epithelium. Cells from the protuberances are large showing a round shape, while canalicular cells are short, and very similar to the ones presented in the Malpighian tubules. In the transition between the midgut and the hindgut, several Malpighian tubes branch off. The hindgut is formed by a simple epithelium, lined by cuticle. The ventricular lumen is covered by a tubular structure called peritrophic membrane whose presence was confirmed by fluorescence microscopy, using chitin-binding lectin WGA (wheat germ agglutinin) coupled with FITC (fluorescein isothiocyanate). In order to identify specific ventricular regions where water absorption and secretion through the epithelium take place, physiological experiments, using amaranth dye solution were performed. This solution was either orally administered, or injected in the hemolinph of both fed and starved insects. These experiments revealed that, both in fed and starved animals, the AV is the main site of water absorption, whereas the Malpighian tubules are the main sites of water secretion into the ventricular lumen. Ultrastructural analysis showed that enterocytes present an apical surface modified into well-developed microvilli. In their lateral surface, the adjacent plasma membranes are linked by desmosomes and smooth septate junctions. The basal plasma membrane shows several infoldings, forming a labyrinth of channels with associated mitochondria. In the AV and MV, these infoldings present a limited number of openings to the basal lamina, which indicates a greater water absorption potential of these regions from the gut lumen. In the PV cells, the number of openings is greater, indicating that these regions may be involved in water secretion (although occurring in levels that are undetectable through dye experiments). Regenerative cells nidi, in turn, can be observed in the basal portion of the epithelium throughout the midgut. This cell type shows characteristics of undifferentiated cells, such as large nuclei and few organelles. Endocrine cells are confined to the basal portion of the epithelium. Both the ventricular canaliculi and the Malpighian tubules are made up by cuboidal cells with modified apical microvilli bearing mitochondria in their interior, and basal plasma membrane forming a labirinth with many well developed infolds and openings to the basal lamina, as well as many associated mitochondria. An intense secretory activity was observed along the entire midgut. Large amounts of rough endoplasmic reticulum, well developed Golgi areas were observed in the enterocytes. In the AV and MV a large number of secretory vesicles could be observed concentrated in the apical portion of the cells, and their contents are probably eliminated by a merocrine mechanism. Along the PV, secretory vesicles are apparently absent but microvilli display dilated tips frequently showing small vesicles in their interior. This observation may indicate the occurrence of a microapocrine secretory mechanism in this ventricular region. The enzymes amylase and trypsin were immunolocalized in the cells from the AV and MV. In these regions, the two enzymes were detected in Golgi areas, secretory vesicles and in the the ventricular lumen, between the microvilli. Thus, both enzymes seem to be produced and eliminated through the same secretory pathway. Luminal pH measurements revealed a great variation of the pH along the intestine of this species. While in its anterior region the pH is acid (5,3 in the foregut and 5,6 in the AV), it becomes gradually alkaline towards the posterior regions (6,3 in the anterior MV, 8,0 in the posterior MV, 9,1 in the PVI and 8,5 in the PVII); in the hindgut the pH is neutral (7,3). The effect of the pH on amylase and trypsin activities was also measured. It was determined that trypsin\'s optimal pH was 9,0, and amylase\'s optimal pH was 5,0. Biochemical assays of digestive enzymes revealed the presence of amylase and trypsin in the luminal contents, mainly in the foregut and AV. In spite of that, it is possible that trypsin\'s activity is greater in the MV and PV, where the alkaline luminal pH matches the optimal pH for this enzyme. Chymotrypsin is also present in the lumen of the foregut and AV, but, unlike amylase and trypsin, its major activity is found in the AV. Aminopeptidase is found in the ventricular epithelium, mainly in the MV and PV, and maltase is detected associated with the microvillar glicocalix in the AV and PV regions. The hindgut showed low levels of digestive enzyme excretion, both in fed and starved animals, suggesting that these enzymes are recovered during the digestive process. Thus, these results point to the occurrence of an endo-ectoperitrophic circulation of digestive enzymes in both fed and starved animals, in which the AV is the main absorption site of water and the Malpighian tubules, the main secretion site. Initial carbohydrates digestion should occur in the foregut and in the AV, in the endoperitrophic space, whereas its final digestion should take place in the epithelial surface. Protein digestion should take place in the MV and in the PV; initial digestion should occur in the luminal endoperitrophic space, whereas final digestion takes place in the epithelial surface of these regions. Carbonic anhydrase assays revealed a high activity of this enzyme in the ventricular appendices. This fact, along with the morphological similarity between ventricular canaliculi and Malpighian tubules suggest that the canaliculi and the Malpighian tubules are homologous structures. Along the evolutionary process, the canaliculi probably acquired the capability to promote the alkalization of the PV lumen (mainly in the PVI region) thus affecting the digestive process