Orientador: Flávio Dutra de Resende / Banca: Paulo Roberto Leme / Banca: Mario de Beni Arrigoni / Banca: Izabelle Auxiliadora Molina de Almeida Teixeira / Banca: Wignez Henrique / Resumo: Objetivou-se com este trabalho estudar os efeitos de diferentes aditivos alimentares administrados sozinhos ou associados na dieta de tourinhos Nelore confinados por 109 dias. Os tratamentos foram constituídos por dieta controle, dieta com monensina sódica (27,0 mg.kg MS-1), dieta com levedura viva Yea-Sacc8417 (2,0 g.animal-1) e dieta com associação dos dois aditivos. As dietas (10,00% bagaço de cana; 73,60% milho triturado; 6,40% caroço de algodão; 6,40% farelo de soja; 0,26% glúten de milho; 0,79% ureia e 2,55% núcleo mineral) variaram somente na inclusão dos aditivos. Para a avaliação do desempenho produtivo, utilizou-se 66 bovinos Nelore, não castrados (387,24±21,17 kg), sendo 22 abatidos durante o experimento (6 ao início e 16 logo após a adaptação - 25 dias) para mensuração do peso em corpo vazio (PCVz) e serviram como animais referência (Experimento 1). Para a avaliação dos parâmetros ruminais, utilizou-se 16 bovinos Nelore, não castrados (422,00 ± 80,26 kg), canulados no rúmen (Experimento 2). Os experimentos foram delineado em blocos casualizados em função do peso corporal inicial. Os animais foram mantidos em confinamento individual e considerados como unidade experimental. Experimento 1 - Nos tratamentos contendo monensina sódica, o consumo de matéria seca (CMS) foi menor (P=0,0798) (8,47 kg MS.dia-1) em relação a dieta controle (10,20 kg MS.dia-1). A levedura fornecida sem a associação não interferiu (P>0,10) no CMS. O fornecimento de energia líquida (EL) pela dieta foi maior (P=0,0055) nos 2 tratamentos contendo monensina sódica (1,98 e 1,33 Mcal.kg MS-1 para mantença e ganho, respectivamente) quando comparado com a dieta controle e com levedura sem a associação (1,79 e 1,17 Mcal.kg MS-1, mantença e ganho, respectivamente). O ganho em peso médio diário avaliado em peso corporal (1,47 kg.dia-1) e PCVz (1,58 kg.dia-1) não diferiram (P>0,10) entre dietas, porém, quando avaliado em ... / Abstract: The objective of this study was to analyze the effects of different food additives administered solely or combined in diets for young Nellore bulls in a feedlot for 109 days. The treatments consisted of a control diet with monensin sodium (27.0 mg kg DM-1), a diet with Yea-Sacc8417 live yeast (2.0 g animal-1) and a diet with the two additives combined. Diets (10.00% sugarcane bagasse, 73.60% ground corn, 6.40% cottonseed, 6.40% soybean meal, 0.26% corn gluten, 0.79% urea and 2.55% mineral mix) varied only in the inclusion of additives. For evaluation of performance, we used 66 non-castrated Nellore bulls (387.24±21.17 kg), 22 of which were slaughtered in the course of the experiment (6 at the beginning and 16 right after the adaptation period [25 days]) to measure the empty body weight (EBW) and served as reference animals (Trial 1). For evaluation of ruminal parameters, we used 16 non-castrated Nellore bulls (422.00 ± 80.26 kg) cannulated in the rumen (Trial 2). The trials were arranged in a completely randomized blocks design as a function of the initial body weight. The animals were kept in individual pens and were considered the experimental unit. Trial 1 - The dry matter intake (DMI) was lower (P=0.0798) (8.47 kg DM day-1) in the treatments containing monensin in relation to control diet (10.20 kg DM day-1). The yeast supplied alone did not interfere (P>0.10) on DMI. The supply of net energy (NE) by the diet was greater (P=0.0055) in the two treatments containing monensin (1.98 and 1.33 Mcal kg DM-1 for maintenance and gain, respectively) as compared with the control diet and with yeast alone (1.90 and 1.17 Mcal kg DM-1 for maintenance and gain, respectively). The average daily gain evaluated as body weight (BW) (1.47 kg day-1) and as EBW (1.58 kg day-1) did not differ (P>0.10) among diets, but when evaluated as carcass, the diets with monensin reduced (P<0.10) the values (0.89 kg day-1) as compared with the others ... / Doutor

Volatile fatty acids (VFAs) are important building blocks for the chemical industry. These acids can be produced through environmentally friendly processes from a variety of wastes, such as food waste, sludge and cow manure, through anaerobic digestion (AD). The main objective of this thesis was to investigate which operating parameters (e.g. pH, retention time, mix of substrate etc.) are optimal for producing VFAs as efficiently as possible, through AD batch processes. The highest VFA concentration was reached at pH 10 and at day 11 when food waste and sludge were used as substrate to a value of 15.4 g/L, corresponding to 0.77 g VFAs/ g of VSfed. Highest VFA concentration where cow manure was used as substrate was reached on day 10 and with a value of about 10 g/L corresponding to 0.51 g VFAs/ g VSfed. / Flyktiga fettsyror (VFAs) är en viktig byggsten inom den globala kemiindustrin. Dessa fettsyror kan produceras med hjälp av miljövänliga processer där en mängd olika sorters avfall, som t.ex. matavfall, avloppsslam och koavföring kan fungera som substrat, genom anaerobisk rötning. Det huvudsakliga målet med den här kandidatuppsatsen var att utreda vilka de optimala driftförhållanden var för särskilt utvalda driftparametrar (t.ex. pH, retentionstid, mix av substrat etc.) för att producera flyktiga fettsyror så effektivt som möjligt, genom anaerobisk rötning. Högst koncentration av VFAs nåddes vid pH 10 på dag 11 när matavfall och avloppsslam användes tillsammans som substrat till ett värde på 15 g/L, vilket motsvarar en avkastning på 0.77 g VFAs / g VSin. Högst VFAs-koncentration när koavföring användes som substrat nåddes på dag 10 med ett värde på 10 g/L, motsvarande en avkastning på 0.51 g VFA/ g VSin.

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.

Este trabalho apresenta uma avaliação da produção de metano em um reator anaeróbio operado em batelada sequencial com biomassa imobilizada em suporte inerte (AnSBBR) pela codigestão de vinhaça de cana-de-açúcar e soro de queijo em condições mesofílicas. A avaliação é realizada com base na influência da variação dos aspectos operacionais de estratégia de alimentação (batelada ou batelada alimentada), interação entre tempo de ciclo (8, 6 ou 4 h) e concentração afluente (5000, 3750 ou 2500 mgDQO.L-1), carga orgânica volumétrica aplicada (5, 7,5, 10 ou 15 gDQO.L-1.d-1) e temperatura (25, 30 e 35&#186;C) sobre a estabilidade e desempenho do sistema. O AnSBBR com recirculação da fase líquida e volume reacional de 3,0 L foi operado por 186 dias, sendo o afluente para todos os ensaios composto por 75 % vinhaça e 25 % soro (massa/volume) e suplementado com bicarbonato de sódio. Nas condições operadas, o sistema demonstrou flexibilidade quanto à estratégia de alimentação, porém a redução do tempo de ciclo e da concentração afluente, para a mesma carga, resultou em menores produções de metano. Por outro lado, o aumento da carga orgânica, até o valor de 15 gDQO.L-1.d-1, favoreceu o processo, aumentando o rendimento de metano por DQO removida e a produtividade. A redução da temperatura de 30 para 25 &#186;C resultou na queda do desempenho, porém às temperaturas de 30 e 35 &#186;C foram obtidos resultados similares. O melhor desempenho foi alcançado a uma carga aplicada de 15,27 gDQO.L-1.d-1, tempo de ciclo de 8 horas, operação em batelada alimentada e temperatura de 30 &#186;C. Nessas condições, o sistema atingiu remoção de DQO solúvel de 88,8 %, produtividade de metano de 208,5 molCH4.m-3.d-1 (equivalente a 4672 CNTP-mLCH4.L-1.d-1), rendimento de metano por DQO removida de 15,76 mmolCH4.gDQO-1 e composição de metano de 72% no biogás. O ajuste do modelo cinético demonstrou preferência pela rota hidrogenotrófica na metanogênese em todos os ensaios. Na aproximação em escala plena para o cenário de usina de etanol de cana-de-açúcar com produção de etanol de 150.896 m3.ano-1 foi estimada uma geração de energia de 25.544 MWh.mês-1. / This paper presents an assessment of the methane production in an anaerobic sequencing batch biofilm reactor (AnSBBR) by co-digestion of sugarcane vinasse and cheese whey at mesophilic conditions. The assessment is based on the influence of modifying the operational aspects of feed strategy (batch or fed-batch), interaction between cycle time (8, 6 or 4 h) and influent concentration (5000, 3750 or 2500 mgCOD.L-1), applied volumetric organic load (5, 7.5, 10 or 15 gCOD.L-1.d-1) and temperature (25, 30 and 35 &#186;C) over the system stability and performance. The AnSBBR with recirculation of the liquid phase and 3.0 L of liquid medium was operated for 186 days, with influent composition for all assays of 75 % vinasse and 25 % whey (mass/volume), also supplemented with sodium bicarbonate. At the operated conditions, the system showed flexibility with regards to the feed strategy, but the reduction of cycle time and influent concentration, for the same organic load, resulted in lower methane productions. On the other hand, increasing organic load, to the value of 15 gCOD.L-1.d-1, favored the process, increasing methane yield and productivity. Temperature reduction from 30 to 25 &#186;C resulted in performance loss, although at 30 and 35&#186;C it was achieved similar results. The best performance was achieved at an applied organic load of 15.27 gCOD.L-1.d-1, cycle time of 8 hours, fed batch operation and temperature of 30 &#186;C. The system achieved soluble COD removal efficiency of 88.8 %, methane productivity of 208.5 gCOD.L-1.d-1 (equal to 4672 STP-mLCH4.L-1.d-1), methane yield per removed organic matter of 15.76 mmolCH4.gCOD-1 and methane composition of 72% of the biogas. The kinetic model fit showed preference for the hydrogenotrophic route in the methanogenesis. At the full scale approximation considering a scenario with a sugarcane ethanol plant with ethanol production of 150,896 m3.year-1 it was estimated an energy production of 25,544 MWh.month-1.

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.

Les conditions redox des océans ont considérablement évolué au cours du Précambrien. Ceci est principalement dû à l’arrivée de l’oxygène engendrant dans un premier temps des oasis d’oxygène puis un Grand Évènement d’Oxydation (GEO) vers 2.45 Ga. Néanmoins, les connaissances concernant la datation des premiers signes d’oxygénation et les mécanismes de leur enregistrement sédimentaire, propres à cette période, restent encore à approfondir. Depuis plusieurs années, la composition isotopique en molybdène (δ98Mo) dans les sédiments est utilisée comme indicateur des conditions redox locales et globales des océans. Une étude élémentaire et isotopique en Mo des différentes phases constituant les carbonates a été réalisée suite à des attaques séquentielles sur des carbonates d’âge et d’environnement de dépôts différents. Les résultats montrent que le Mo se loge dans la phase organique mais également au sein des carbonates authigènes. Ces derniers influencent la valeur isotopique étudiée lors des attaques pseudo totales par 6N HCl et utilisée dans toutes les études du proxy redox des carbonates. Une étude minéralogique et isotopique du Mo des argiles et des carbonates riches en Mn (II) des Formations Boolgeeda et Kazput (craton de Pilbara, Australie) s’intéresse à la capacité du δ98Mo d’enregistrer les conditions redox locales afin de comprendre les mécanismes d’enrichissement sédimentaire en manganèse sur la période du GEO. Couplées à d’autre proxy redox et comparées à un analogue moderne (le bassin réduit de Landsort, mer Baltique), les données argumentent pour une réduction des oxydes de Mn(IV) au sein de la colonne d’eau et à l’interface des sédiments. Ces observations invitent à la discussion concernant les enrichissements en Mn du Précambrien dont le processus de réduction des oxydes est automatiquement considéré comme intrasédimentaire. Finalement, une étude compare des valeurs maximales en δ98Mo de carbonate analysées et compilées aux valeurs isotopiques des black shales et des formations de fer compilées au cours des temps géologiques en exploitant la composante globale de ce proxy redox. Les données suggèrent l’absence de condition euxinique permettant l’enregistrement des valeurs de l’eau de mer par les black shales. L’étude permet également d’observer la présence d’un cycle oxydatif du molybdène dès le Méso-Archéen. / The redox conditions of the oceans evolved considerably during the Precambrian. This is mainly due to the arrival of the oxygen, at first generating oxygen oases, and then accumulating in the atmosphere during the Great Oxidation Event (GOE) ca. 2.45 Ga. However, the earliest traces of free oxygen during these periods, and the mechanisms of their sedimentary expression, remain poorly understood. For over a decade, the isotopic composition of molybdenum (δ98Mo) in sediments has been used as a global marine redox proxy.An elemental and isotopic study of the different phases constituting carbonate rocks was carried out using sequential digestions performed on carbonates of different ages and depositional environments. The results show that Mo is primarily hosted in the organic phase but also within authigenic carbonate phases. These latter influence the isotopic value obtained during the classic pseudo-total digestion by 6N HCl that is most frequently employed for Mo isotope proxy studies in carbonates.Mineralogical and Mo isotopic studies on Mn(II)–rich shales and carbonates in the Boolgeeda and KazputFormations (Pilbara craton, Australia) leveraged the ability of δ98Mo to record local redox conditions in order to understand mechanisms responsible for sedimentary Mn enrichments occurring around the GOE. Coupled with other redox proxies and compared to modern analogues (e.g., the Landsort basin, Baltic Sea), the data argues for a reduction of Mn(IV) oxides within the water column and at the sediment-water interface. These observations bring new perspective on Precambrian Mn enrichments, which have been traditionally considered as the result of Mn oxide reduction occurring at depth in the sedimentary pile.Finally, a study of the maximum values of δ98Mo of analyzed and compiled carbonates compared to compiled isotopic values of black shales and iron formations deposited through geological time make use of the global component of this redox proxy. Data suggest an absence of euxinic conditions required for the recording of seawater values by black shales. This study also highlight the presence of an oxidative cycle of molybdenum since at least the Mesoarchean.

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