A vinhaça é o principal resíduo da produção de etanol de cana-de-açúcar e, no Brasil, são gerados aproximadamente 250 milhões de m3 de vinhaça por safra. Atualmente, este efluente é usado para fertirrigação dos canaviais em sua forma in natura, ou seja, sem tratamento prévio. Devido à sua grande quantidade de matéria orgânica e de sais, a disposição inadequada no meio ambiente pode ser causa tanto de impactos no solo e na água, como de emissões de gases de efeito estufa. O objetivo geral deste estudo é comparar diferentes alternativas de processamento para o aproveitamento energético da vinhaça, em busca daquela com maior desenvolvimento tecnológico, que mitigue os possíveis impactos ambientais da fertirrigação com vinhaça in natura e que esteja associada a um menor custo. Para esta finalidade, foram configurados cinco cenários que representam as tecnologias mais estudadas atualmente. Como cenário de referência, foi estabelecido a fertirrigação com vinhaça in natura e, como suas alternativas, consideraram-se: 1.concentração, 2.biodigestão e 3.incineração com produção de energia elétrica, bem como 4.combinação da biodigestão com a concentração e com o uso veicular do biogás. Uma vez feita a avaliação, concluiu-se que todas as alternativas melhoram o desempenho ambiental da gestão do resíduo e, ao mesmo tempo, permitem o aproveitamento e a economia de energia. Entretanto, o sistema de concentração é a única opção que se mostra viável economicamente na situação atual. Para ser atrativo o investimento nas demais tecnologias, seria necessária a introdução de medidas que premiem monetariamente os serviços ambientais, tais como a mitigação de emissões de gases de efeito estufa, a redução do consumo de água e a produção de energia a partir de fontes renováveis. A combinação da biodigestão com a posterior concentração pode ser a opção que reúne o maior número de vantagens com respeito ao cenário de referência. Com esta combinação, o biogás produzido é utilizado para suprir o consumo de energia do processamento e para substituir o diesel na frota usada na produção da cana-de-açúcar. Relativo aos impactos ambientais, esta configuração tecnológica diminui o volume da vinhaça, facilita sua distribuição a longas distâncias, evita a concentração de nutrientes no entorno das usinas, elimina o odor da decomposição da vinhaça e as emissões de metano, possibilita a reutilização da água e permite a substituição de combustíveis fósseis. Além disso, a vinhaça biodigerida e concentrada tem boas qualidades como fertilizante. / The vinasse is the main residue of ethanol production from sugarcane. In Brazil, around 250 million m3 of vinasse are generated per harvesting season. Currently, this effluent is used in natura, ie, without previous treatment, for sugarcane fertirrigation. Due to its large amount of organic matter and salts, inadequate disposal in the environment may cause impacts on soil and water, as well as greenhouse gases emissions. This study aims to compare different alternative process for vinasse energy recovery, searching which ones have the highest technological development nowadays, mitigate the possible environmental impacts of fertirrigation using in nature vinasse and involve the lowest cost. For this purpose, five scenarios were configured, representing the most widely studied technologies. As the baseline scenario it was established fertirrigation using in nature vinasse and, as alternatives scenarios, the following ones were considered: 1. concentration, 2. digestion and 3. incineration with electricity generation, and 4. digestion plus concentration with vehicular use of biogas. It was concluded that all the alternatives improve the environmental performance of vinasse management since they also allow energy recovery and savings. However, only vinasse concentration system is economically feasible nowadays. For the other technologies to become an attractive investment, it would be necessary to include an economic valuation of environmental services, such as greenhouse gas emissions mitigation, reduction of water consumption and renewable energy production. The combination of digestion and subsequent concentration may be the option that brings together the largest number of advantages comparing to the baseline scenario. In this solution, the biogas produced is used to supply the process power consumption and to replace diesel in the fleet used for sugarcane production. Regarding the environmental impacts, this technology configuration reduces vinasse`s volume, facilitates its distribution to long distances, prevents nutrient concentration around mills, eliminates decomposition odor and methane emissions, enables water reuse and allows fossil fuels replacement. Furthermore, digested and concentrated vinasse has good qualities as fertilizer.

Lipídeos contidos em resíduos de laticínios além de representarem uma perda industrial importante, interferem negativamente nos sistemas de tratamento de efluentes inibindo a atividade microbiana do consórcio (Mendes, 2005). O objetivo do presente trabalho foi estudar a degradação anaeróbia de gorduras do leite hidrolisadas com duas enzimas: lipase comercial de Candida rugosa (éster-inespecífica), e preparado enzimático de Geotrichum candidum (lipase éster-específica). Determinaram-se condições ótimas de hidrólise de gorduras do leite no tocante a tempo e temperatura de processo. Após esta etapa, determinou-se a produção metanogênica advinda da estabilização de esterco bovino combinado com gorduras de laticínios hidrolisadas e in natura. As condições ótimas de ação de lipase comercial de C. rugosa em gorduras do leite foram obtidas com temperatura de 40ºC e pH de 6,5. As condições ótimas de ação de preparado enzimático de G. candidum foram obtidas com temperatura de 40ºC e pH de 7,5. Os tempos de processo hidrolítico para a produção máxima de ácidos graxos foram de 8 horas e 16 horas quando se utilizaram preparado enzimático de G. candidum e solução de lipase comercial de C. rugosa respectivamente. As velocidades de processo, bem como os valores de biodegradabilidade anaeróbia, produção metanogênica específica e coeficiente de conversão (Yp/s) indicaram ser muito mais eficiente a utilização lipase de C. rugosa na hidrólise das gorduras do leite, quando o objetivo do processo é a produção de biogás. Além disso, o preparado enzimático de G. candidum ocasionou inibição da atividade metanogênica acetoclástica. Quando se realizou um estudo variando-se a concentração de gordura no tratamento enzimático, obteve-se a maior produção de ácido oléico quando se utilizaram 42 gramas de gordura por grama de enzima. Por outro lado, o melhor fator de conversão entre produto e substrato foi verificado quando a relação entre a massa de gordura e a massa de enzima foi igual a 6g/g. / Lipids in dairy waste as well as representing an important industrial loss, interfere negatively in wastewater treatment systems by inhibiting microbial activity of the consortium. The aim of this work was to study the anaerobic degradation of hydrolyzed milk fats using two enzymes: lipase from Candida rugosa, which is an ester unspecific enzyme; and other specific lipase obtained from Geotrichum candidum. Optimal conditions for hydrolysis of milk fat regarding pH, time and temperature were determined. After that, the methanogenic production from the stabilization of cattle manure combined with fats (hydrolyzed and in nature) was evaluated. The optimum conditions for the action of commercial C. rugosa lipase were obtained at 40ºC and pH 6.5. The optimum conditions for the action of G. candidum preparation were obtained at 40ºC and pH 7.5. Maximum product concentrations were obtained within 8 hours and 16 hours when preparation of G. candidum and C. rugosa lipase were used, respectively. The initial methanogenic production rate, the values of anaerobic biodegradation, the specific methanogenic production and the methane yield as well, showed that the use of C. rugosa lipase in the hydrolysis of fats is more efficient when the goal of the process is the production of biogas. The use of the enzymatic preparation of G. candidum did not cause any benefits, and in addition, caused bigger inhibition of acetoclastic methanogenic activity. When the initial concentration of substrate was varied for the enzymatic treatment, it was possible to verify higher oleic acid accumulated production when 42 grams of fat where used per gram of enzyme. On the other hand, the higher conversion factor between product and substrate was obtained when the relation between the mass of fat and the mass of enzyme was 6g/g.

Diversos estudos com compostos fenólicos têm demonstrado os efeitos benéficos destas substâncias frente a diversas patologias, incluindo alguns tipos de câncer. Considerando que os polifenóis da dieta, não absorvidos, podem permanecer no trato gastrointestinal por um período prolongado, e as células do epitélio intestinal podem ser regularmente expostas a estes compostos, é importante avaliar seu potencial efeito benéfico no trato gastrointestinal. Entretanto, é necessário determinar como o processo de digestão afeta a estabilidade e propriedades químicas destes compostos. O objetivo deste estudo foi avaliar a bioacessibilidade dos polifenóis de sucos de frutas da família Myrtaceae: cagaita (Eugenia dysenterica DC), camu-camu (Myrciaria dubia Mc Vaugh) e jaboticaba (Myrciaria cauliflora B.), o efeito da digestão gastrintestinal in vitro sobre sua atividade antioxidante, e a ação dos polifenóis dos sucos digeridos sobre a proliferação, ciclo celular e apoptose em células Caco-2 de adenocarcinoma de cólon humano. A digestão simulada in vitro causou perdas de alguns compostos, tais como os derivados de cianidina encontrados na jaboticaba, possivelmente devido às condições do pH intestinal. No entanto, o conteúdo de ácido elágico livre aumentou em todos os sucos analisados, indicando a ocorrência de hidrólise durante o processo de digestão in vitro, liberando ácido elágico a partir dos elagitaninos. A atividade antioxidante dos polifenóis foi afetada de forma diferente pela digestão in vitro, de acordo com o suco, provavelmente relacionado à composição de polifenóis. Quanto à proliferação, ciclo celular e apoptose, os polifenóis a partir da fração bioacessível do camu-camu apresentou aproximadamente 30% de inibição da proliferação, seguido pela cagaita com 24%, ambos na maior concentração testada (50 µg EAG/mL). Jaboticaba não apresentou efeito inibitório nas concentrações testadas, entretanto os compostos fenólicos de todas as frações bioacessíveis (50 µg EAG/mL) apresentaram parada no ciclo celular na fase G2/M sem induzir apoptose nas células Caco-2. Os resultados sugerem que os polifenóis das Myrtaceae podem modular a proliferação nas células Caco-2 por bloqueio da progressão do ciclo celular na fase G2/M e assim oferecer efeitos benéficos para a saúde do trato gastrointestinal. / Several studies with phenolic compounds have shown the beneficial effects of these substances across various diseases, including some types of cancer. Considering that most of the polyphenols and their conjugates, unabsorbed, can remain in the lumen for a prolonged period, and epithelial cells lining the intestine are regularly exposed to these compounds, it is important to evaluate their potential beneficial effects in the gastrointestinal tract. However it is necessary to evaluate how the digestion process affects the stability and chemical properties of these compounds. The aims of this study were to evaluate the bioaccessibility of polyphenols in juices from Brazilian native fruits of the Myrtaceae family (cagaita, camu-camu and jaboticaba), the effect of in vitro gastrointestinal digestion on their antioxidant activity, and the action of polyphenols from digested juices on proliferation, cell cycle and apoptosis in human colon cancer Caco-2 cells. The results showed that in vitro gastrointestinal digestion caused losses of some polyphenols, such as cyanidins derivatives from jaboticaba, possibly due to the exposure to conditions of intestinal pH. However, contents of free ellagic acid increased in all the juices analyzed, indicating the occurrence of hydrolysis during in vitro digestion process, releasing ellagic acid from the ellagitannins. The antioxidant activity was affected for different forms by the in vitro digestion, demonstrating be related to individual components present in each sample and the mechanisms by which they act as antioxidants. Regarding the evaluation of proliferation, cell-cycle and apoptosis, polyphenols from bioaccessible fractions of camu-camu showed about 30% of inhibition of proliferation, followed by cagaita with 24%, both at the highest concentration tested (50 µg GAE/mL). Jaboticaba did not show inhibitory effect at the concentrations tested but the phenolic compounds of all bioaccessible fractions (50 µg GAE/mL) showed arrest in G2/M phase of cell-cycle without inducing apoptosis in the Caco-2 cells. Results suggest that Myrtaceae polyphenols may modulate the proliferation of Caco-2 cells by blocking the progression of cell-cycle at G2/M phase, providing beneficial effects to gastrointestinal health.

O resíduo da primeira destilação do vinho, a vinhaça, destaca-se dentre os demais gerados na produção de etanol de cana-de-açúcar pelo seu grande volume e alta concentração de substâncias orgânicas. O tratamento anaeróbio desse efluente pode melhorar suas características físico-química (e.g. pH e DQO) além de produzir um combustível alternativo ao gás natural, o biogás. No entanto, apesar dos possíveis ganhos energéticos e ambientais, essa tecnologia apresenta dificuldades em se tornar viável no setor sucroenergético. Tendo em vista esse cenário, este trabalho propõe uma nova análise termodinâmica, baseada no método exergético, do potencial da vinhaça e do biogás provindo de seu tratamento. Para isso, modelou-se a digestão anaeróbia da vinhaça por meio do ADM1 (Anaerobic Digestion Model Nº1) e atualizou-se o cálculo da exergia química deste efluente. Assim, os resultados obtidos indicam que o tratamento anaeróbio pode recuperar uma significativa parcela da exergia descartada com a vinhaça (44-52% de 189-1529 kJ/l), dependendo da degradabilidade e concentração do material orgânico, bem como o regime de operação do reator anaeróbio. Nota-se também, que apesar de a digestão anaeróbia ser mais eficiente com maiores tempos de retenção hidráulica, é preferível maximizar o volume de vinhaça tratada em detrimento da qualidade de conversão. Além disso, o desempenho anual da geração de biogás também é afetado pelo seu processo de partida e pela sazonalidade da produção de etanol. Por outro lado, a planta de biogás promove maiores reduções de exergia destruída em comparação com a fertirrigação e a concentração de vinhaça. Possíveis integrações térmicas entre a planta de biogás e a unidade de concentração de vinhaça foram propostas e analisadas, atingindo melhores eficiências exergéticas e reduzidas demandas térmicas. De forma geral, esse estudo demonstra a aplicação do método exergético na valorização de resíduos orgânicos por meio da produção de biogás. / The residue of the first distillation of wine, vinasse, stands outs in the sugarcane ethanol production due to its huge volume and high concentration of organic substances. The anaerobic treatment of this effluent can enhance its physical-chemical characteristics (e. g. pH and COD) in addition to produce an alternative fuel to natural gas, the biogas. However, although there are possible gains in the energy and environmental aspects, this technology presents difficulties to become viable in Brazilian market. Therefore, this work proposes a new thermodynamic analysis, based on the exergy method, of the potential of vinasse and biogas produced in its anaerobic treatment. In order to accomplish this, the anaerobic digestion of vinasse was modeled with ADM1 (Anaerobic Digestion Model Nº1) and the chemical exergy calculation of this effluent was updated. Thus, the results obtained indicate that the anaerobic treatment can recover a significant part of vinasse exergy (44-52% of 189- 1529 kJ/l), depending on the digestible material concentration, as well as the anaerobic reactor operation. It also can be notice that, although anaerobic digestion be more efficient at higher retention times, it is desirable to maximize treated vinasse volume to the detriment of conversion quality. Furthermore, the biogas production yearly performance is also affected by the reactor start-up process and the ethanol production seasonality. On the other hand, the biogas plant promotes higher reductions of exergy destruction in comparison with fertirrigation and vinasse concentration. Possible thermal integrations between the biogas plant and the vinasse concentration plant were proposed and analyzed, reaching better exergy efficiencies and reduced thermal demand. In general, this study demonstrates the exergy method application in organic residues upgrade by biogas production.

Introdução: Dentre os distúrbios relacionados à alimentação, o aumento do colesterol e, conseqüentemente, a incidência de doenças cardiovasculares, representa um importante problema de Saúde Pública. A proteína do amaranto reduz o colesterol plasmático, possivelmente pela presença de peptídeos bioativos, liberados durante sua digestão parcial. Objetivo: Verificar a ocorrência de peptídeos hipocolesterolemizantes após digestão in vitro do isolado protéico de amaranto. Métodos: Proteína isolada do amaranto foi submetida à digestão enzimática in vitro por duas metodologias distintas. Os peptídeos menores que 3000 Da foram injetados em espectrômetro de massa para sua identificação. Resultados: Foi obtido isolado protéico com grau de pureza acima de 90%. O isolado protéico e a farinha integral apresentaram a mesma quantidade de aminoácidos essenciais e de aminoácidos presentes nas seqüências dos peptídeos de interesse. O isolamento protéico também não promoveu alterações nas principais frações moleculares. As estruturas terciária e quaternária provavelmente foram alteradas, pois houve redução da solubilidade protéica. O grupo dissulfeto é um dos responsáveis pela ocorrência de agregados, entretanto outras ligações também podem estar envolvidas. Essas forças podem interferir no acesso aos sítios de clivagem das ligações peptídicas e dificultar a ação enzimática. Devido ao aumento da força iônica do meio obteve-se alto grau de hidrólise em ambos os métodos enzimáticos. A digestão protéica resultou em fragmentos que, em sua maioria, apresentaram pesos moleculares inferiores a 30 kDa. O perfil peptídico, para a maior parte das amostras, mostrou-se complexo, com difícil separação de picos. A amostra hidrolisada que apresentou menor grau de hidrólise e menor quantidade de picos no cromatograma continha um dos peptídeos hipocolesterolemizantes procurados, o fragmento IAEK. Conclusões: O isolado protéico de amaranto apresenta pelo menos um peptídeo hipocolesterolemizante quando submetido às digestões enzimáticas in vitro estudadas, similares à digestão in vivo. / Introduction: Among the problems associated to food habits, the increase of cholesterol levels, and thus the incidence of cardiovascular diseases represents an important problem for Public Health. The amaranth protein reduces the blood cholesterol levels, possibly due to the presence of peptides released during its incomplete digestion. Objective: To verify the occurrence of hypocholesterolemic peptides after in vitro digestion of amaranth protein isolate. Methods: Amaranth protein isolate was submitted to in vitro enzymatic digestion by two distinct methodologies. Peptides smaller than 3000 Da were injected in mass spectrometer for identification. results: Protein isolate presented a high purity degree, above 90%. The fat extraction and the protein isolation were efficient and did not modify significantly amaranth chemical composition, preserving the quantities of essential amino acids present in the sequence of the investigated peptides. Protein isolation did not promote changes in the main molecular fractions. The tertiary and quaternary structures were probably altered, given that protein solubility decreased. Disulfide bonds are responsible for aggregate arrangement; however, other bonds probably occurred and were also responsible for the decrease in solubility. These bonds may interfere in enzymatic hydrolysis, impeding the enzymes to cleave the peptide bonds. It was obtained a great hydrolysis degree in both enzymatic methods because ionic strength of the solution was high. Most of the protein digestion fragments presented molecular weight lower than 30kDa, demonstrating the efficiently of both digestion methods. Peptide mixture, for most samples, presented a complex profile and difficulties in peaks separation. The hydrolyzed sample that presented the lowest hydrolysis degree and the lowest quantity of peaks in chromatogram presented one of the hypocholesterolemic peptides, the sequence IAEK. Conclusions: The amaranth protein isolate presents at least one hypocholesterolemic peptide when submitted to the studied in vitro enzymatic digestion that is similar to in vivo digestion

As alterações na alimentação dos equinos levaram à mudança também no desgaste dentário natural, tornando-o desordenado e até ineficiente, contribuindo de forma ampla para as desordens digestivas. O objetivo deste estudo foi investigar as implicações de um tratamento odontológico, sobre os parâmetros digestivos e metabólicos de equinos. Foram utilizados oito cavalos da raça Puro Sangue Árabe, machos, castrados, com idade média 80±7 meses e peso médio de 460±28 kg nunca submetidos a tratamento odontológico. Os animais foram alojados em baias individuais, alimentados com dieta constituída de 2% do peso corpóreo (PC) em MS/dia, divididos em 0,75% de concentrado peletizado formulado para equino em manutenção e 1,25% de feno de gramínea (Cynodon sp. cv. Tifton 85). Os tratamentos foram divididos em grupo controle (D0; animais sem nenhum tratamento odontológico), grupo D20 (animais avaliados vinte dias após o tratamento odontológico) e grupo D40 (animais avaliados quarenta dias após o tratamento odontológico). Os animais passaram por um período de adaptação à dieta de 15 dias e 5 dias de coleta total de fezes. A odontoplastia consistiu de sedação e, na sequência, redução de pontas excessivas de esmalte e ajuste de oclusão, buscando melhorar a amplitude dos movimentos mastigatórios. As variáveis avaliadas foram: coeficiente de digestibilidade aparente (CD) da matéria seca (MS), matéria orgânica (MO), fibra em detergente neutro (FDN), fibra em detergente ácido (FDA), proteína bruta (PB) e extrato etéreo (EE); área abaixo da curva (AAC) de glicose e insulina, comportamento alimentar, concentração de colesterol, triglicérides e lipoproteínas, pH fecal, ácidos graxos de cadeia curta (AGCC) e ácido láctico nas fezes O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado com medidas repetidas no tempo e os dados foram submetidos à análise de variância considerando significância de 5%. Foram observadas diferenças na digestibilidade aparente (P<0,05) da FDA com redução nos grupos D20 e D40. Para perfil de AGCC, a odontoplastia aumentou o ácido propiônico do grupo D40 em relação ao controle e redução do Ácido Lático nas fezes do grupo D40 em relação ao controle. Os animais do grupo D40 tiveram redução do peso (P<0,05). A odontoplastia não interferiu nos demais parâmetros avaliados. Pode-se concluir que após odontoplastia houve alteração na ingestão voluntária de volumoso, o que promove alteração na relação concentrado/volumoso da dieta dos equinos, interferindo no ambiente fermentativo e metabólico pós prandial. / Changes in feed for horses led to change also the natural tooth wear, making it cluttered and even inefficient, contributing broadly to digestive disorders. The aim of this study was to investigate the implications of dental treatment on the digestive and metabolic parameters of horses. Eight horses, Arabian race, castrated male, mean age 80 ± 7 months and average weight of 460 ± 28 kg never undergoing dental treatment were used. The animals were housed in individual stals, fed a diet consisting of 2% of body weight (BW) in MS/day, divided into 0.75% of pelletized concentrate formulated for equine maintenance and 1.25% grass hay ( Cynodon sp. cv. Tifton 85). The treatments were divided into control group (D0; animals without any dental treatment), D20 group (animals evaluated twenty days after dental treatment) and D40 group (animals evaluated forty days after the dental treatment). The animals went through a period of adjustment to the 15-day diet and five days of total collection. The floating teeth consisted of sedation and, as a result, reduction of excessive enamel points and occlusion adjustment, seeking to improve the range of masticatory movements. The variables evaluated were: apparent digestibility coefficient (CD) of dry matter (DM), organic matter (OM), neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF), crude protein (CP) and ether-extract (EE); area under the curve (AUC) of glucose and insulin, ingestive behavior, cholesterol, triglycerides, and lipoproteins concentration, fecal pH, short chain fatty acids (SCFA) and lactic acid in the stool. The experimental design was completely randomized with repeated measures time, and data were submitted to analysis of variance considering a 5% significance. There were differences in apparent digestibility (P<0.05) with reduction in the ADF in D20 and D40 groups. For SCFA profile, floating teeth increased propionic acid D40 group compared to the control and reduction of lactic acid in the feces of the D40 group compared to the control. The animals of group D40 had weight reduction (P<0.05). The odontoplastia did not interfere in the remaining parameters. It can be concluded that after floating teeth there were changes in voluntary intake of roughage, which promotes change in concentrate/roughage diet of horses, interfering in the fermentation environment and postprandial metabolic.

A expansão do setor sucroenergético favoreceu o desenvolvimento da tecnologia de etanol de segunda geração (2G). No entanto, este é um processo que leva à geração de altíssimos volumes de resíduos, bem como o processo de primeira geração (1G). O principal deles é a vinhaça, que também apresenta elevado potencial poluidor. Nesse contexto, vê-se, portanto, a necessidade de se dar uma finalidade adequada ao resíduo. A digestão anaeróbia se tornou uma tecnologia muito disseminada e valorizada em outros países. Isso se deve às vantagens em gestão de resíduos e na geração de energia proporcionadas por essa tecnologia. O potencial de aplicação da vinhaça para produção de biogás é enorme, dado que é um resíduo muito rico em matéria orgânica e de grande disponibilidade no Brasil. A digestão anaeróbia precisa também ser desenvolvida para o resíduo do processo de etanol 2G, pois espera-se que as características da vinhaça gerada sejam diferentes. É importante a investigação da influência que a composição da vinhaça 2G pode ter sobre o processo da digestão anaeróbia e produção de biogás, e este foi o principal objetivo deste trabalho. Para isso, realizou-se inicialmente a caracterização de vinhaça 1G e de vinhaça 2G obtidas para o experimento deste estudo. A composição das duas vinhaças apresentou as principais diferenças para as concentrações de DQO, ácidos orgânicos (sobretudo o ácido acético), compostos fenólicos e sulfato. Foram obtidas concentrações de DQO de 30.732,80 mg O2 L-1 e 19.038,13 mg O2 L-1 para vinhaça 1G e vinhaça 2G, respectivamente. As concentrações de ácido acético e compostos fenólicos totais foram, respectivamente, 88,14% e 84,10% maiores na vinhaça 2G do que na vinhaça 1G. A concentração de sulfato na vinhaça 2G foi 28,11% menor que a concentração obtida na vinhaça 1G. A avaliação de processo de produção de biogás foi realizada em dois reatores metanogênicos, um utilizando vinhaça 1G como substrato e outro, utilizando vinhaça 2G. Os processos foram monitorados segundo a produção de biogás por DQO removida, produção de ácidos orgânicos, alcalinidade, remoção de compostos fenólicos, remoção de ânions e retenção de sólidos. Os efluentes dos reatores metanogênicos também foram caracterizados segundo o teor de cátions. O processo com vinhaça 2G teve produção de biogás quatro vezes maior que o processo com vinhaça 1G. Foram obtidos valores médios de 0,32 Lbiogás DQOremov-1 para o processo com vinhaça 2G e 0,08 Lbiogás DQOremov-1 para o processo com vinhaça 1G. De acordo com o monitoramento dos processos por alcalinidade e concentração de ácidos orgânicos, o processo com vinhaça 2G também se mostrou mais eficiente do que o processo com vinhaça 1G no que diz respeito ao consumo de matéria orgânica. A remoção de compostos fenólicos totais teve eficiência média de 56,96% para o processo utilizando vinhaça 2G, enquanto que o processo com vinhaça 1G não foi capaz de removê-los. Infere-se que a elevada concentração de ácido acético na vinhaça 2G tenha contribuído para o processo de produção de biogás. A alta disponibilidade de acetato favorece a atividade metabólica de arqueas metanogênicas, o que é fundamental para o equilíbrio químico da conversão de matéria orgânica em biogás. / The Sucroenergetic sector expansion has favored the development of second generation ethanol technology. However, the process leads to the production of large amounts of residues, as well as the first generation process. The main residue is the vinasse, which is very pollutant. In this context it becomes clear the need of giving an appropriate application for vinasse. Anaerobic digestion has turned into a very disseminated and very well accepted technology in many countries, which is mainly due to its results as an efficient waste management and energy generation. Vinasse has a great potential for biogas production through anaerobic digestion, since it is a residue with high organic matter and in large availability in Brazil. Such technology has to be developed also for the residues obtained through second generation ethanol process. With a different process, it is expected that residues composition might also be different. It is important to look into the influence that second generation vinasse composition may bring to anaerobic digestion. The purpose of this study was to investigate the effects of second generations vinasse composition over the biogas production process. Before experiments, first and second generation vinasses were characterized. The most remarkable differences for vinasses composition were obtained for COD concentration, organic acids concentration (specially for acetic acid), phenolic compounds and sulphate. COD concentrations were 30,732.80 mg O2 L-1 and 19,038.13 mg O2 L-1 for first generation vinasse and second generation vinasse, respectively. Acetic acid and total phenolic compounds were, respectively, 88.14% and 84.10% higher for second generation vinasse than those found for first generation vinasse. Sulphate concentration for second generation vinasse was 28.11% lower than first generation vinasse\'s concentration. Biogas production process was evaluated for two different methanogenic reactors: first generation vinasse was used as substrate for one reactor and second generation vinasse was used as substrate for the second one. Processes were monitored according to biogas production by removed COD, organic acids production, alkalinity, phenolic compounds removal, anions removal and solids retention. Both reactors had their effluents characterized by cations content. In the process carried out with second generation vinasse the biogas production was four times higher than in the process carried out with first generation vinasse. The average values were 0.08 Lbiogas CODremoved-1 and 0.32 Lbiogas CODremoved-1 for first and second generation, respectively. Considering processes monitoring by alkalinity and organic acids concentrations, the process carried out with second generation vinasse was more efficient in regards to organic matter consumption. The average efficiency for total phenolic compounds removal was 56.96% for the process using second generation as substrate. On the other hand, the process with first generation vinasse was not capable of consuming them. The results obtained in this study suggest that the high acetic acid concentration in second generation vinasse have contributed to biogas production. High acetate availability promotes archaeas metabolic activity, which is fundamental for chemical balance in converting organic matter into biogas.

Esta tese teve como objetivo o desenvolvimento de método in vitro pH-stat com enzimas espécie-específicas, avaliando a digestão de proteína (PB) e fósforo (P) em peixes, para prever a digestibilidade in vivo. As espécies utilizadas como modelos experimentais foram a truta arco-íris, Oncorhynchus mykiss, o bijupirá, Rachycentron canadum e a tilápia-do-Nilo, Oreochromis niloticus. Extratos enzimáticos foram obtidos de estômago, cecos pilóricos (truta e bijupirá) ou intestino (tilápia) de indivíduos de diferentes tamanhos e estado alimentar. A capacidade hidrolítica das enzimas foi padronizada utilizando substratos protéicos de grau analítico por meio da determinação do grau de hidrólise protéica (DH) em ensaio pH-stat. Ingredientes práticos foram hidrolisados com extrato enzimático de (i) estômago, (ii) cecos pilóricos (truta e bijupirá)/intestino (tilápia) ou (iii) estômago seguido de cecos pilóricos/intestino (dupla hidrólise) para determinar os valores de DH. O método de determinação de DH apresenta baixo coeficiente de variação, e pode ser uma ferramenta útil no ranqueamento e no controle de qualidade de ingredientes práticos. O P solúvel liberado de amostras de nove rações comerciais para tilápia, com níveis de garantia similares (32% proteína bruta, 4-6 mm) submetidos à digestão in vitro com extrato de estômago, intestino ou dupla hidrólise foram avaliados. Os extratos enzimáticos foram obtidos de tilápias cultivadas em condições comerciais em tanque-rede. Liberação de P solúvel foi determinada em amostras incubadas somente em água destilada (pH 6.4 &plusmn; 0.4), em água destilada a pH 2.0, pH 8.0, e sequencialmente em pH 2.0 e 8.0. Amostras também foram incubadas nesses valores de pH e incluindo os extratos enzimáticos de estômago e intestino separada e sequencialmente (dupla hidrólise). A liberação de P solúvel após digestão do estômago foi maior do que após digestão do intestino ou após dupla hidrólise. A digestibilidade do P parece estar relacionada mais ao pH do meio do que à hidrólise enzimática. Correlações significativas (P<0,05) foram observadas entre P total das rações e o P solúvel liberado em água destilada, e entre P total da ração e P liberado após digestão intestinal. O método in vitro apresentou baixo coeficiente de variação (< 5% c.v.). Coeficientes de digestibilidade aparente (CDA) de PB e P de nove rações comerciais para tilápia foram avaliados in vivo utilizando cinzas insolúveis em ácido como marcador interno. O ensaio foi feito em laboratório com tilápias em fase de crescimento simulando condições comerciais de estocagem. Foram avaliados também o crescimento e correlações entre CDA in vivo e DH in vitro de PB e CDA P in vivo e liberação in vitro de P solúvel. Não houve diferença no ganho de peso entre as rações (P>0,05). Valores de DH não apresentaram correlação significativa (P>0,05) com CDA PB, mas foi possível discriminar entre os maiores e menores valores de CDA PB. A liberação in vitro de P solúvel em água destilada e após digestão intestinal demostraram correlação significativa (P<0,05) com o teor de P total da ração e com o P disponível. Mais estudos são necessários para aumentar a precisão analítica dos teores de cinzas insolúveis em ácido, bem como aprimorar os métodos para correlacionar valores de digestibilidade in vivo com dados de métodos in vitro para proteína e fósforo. / The aim of this study was to develop a species-specific in vitro pH-stat method to assess protein and phosphorus digestion in fish. The fish species used as models to assess protein digestion of feed ingredients were rainbow trout, Oncorhynchus mykiss, cobia, Rachycentron canadum, and Nile tilapia, Oreochromis niloticus. Crude digestive enzyme extracts were recovered from stomach and pyloric caeca or intestine of different groups of individuals. The hydrolytic capacity of the enzyme extracts was standardized on analytical grade protein substrates and measured as degree of protein hydrolysis (DH) in the pH-stat assay. Feed ingredients were assessed for DH and hydrolyzed with fish (i) stomach extract, (ii) pyloric caeca/intestine extract or (iii) stomach enzymes followed by pyloric caeca/intestine extract (two-stage). The DH determination has shown to be a precise method that may be a useful tool to rank feed ingredients, and also an accessory method in the quality control of feedstuffs. The amount of soluble phosphorus (P) released from feeds submitted to in vitro digestion with stomach, intestine, and stomach followed by intestine (two-stage) enzyme extracts was evaluated. Nine commercial feeds for Nile tilapia from different manufacturers with similar crude protein content (32%, label value) and pellet size (4-6 mm) were tested. Digestive enzyme extracts were obtained from growing Nile tilapia, Oreochromis niloticus, commercially farmed in cages. Release of soluble P (%) was determined after feed samples were incubated in distilled water (pH 6.4 &plusmn; 0.4), in distilled water at pH 2.0, in distilled water at pH 8.0, and after feed digestion with stomach and intestine extracts separately and sequentially (two-stage digestion). The amounts of enzyme extracts tested were 50, 100 and 200 &micro;L. In general, released soluble P with stomach digestion was higher compared to intestine digestion or two-stage digestion. Solubility of P appeared to be more related to medium pH rather than enzymatic hydrolysis. Significant correlations (P<0.05) were observed between feed total P and soluble P released in distilled water and between soluble P released in distilled water and soluble P released in intestinal digestion. This in vitro method was found reproducible as variation was low (<5% c.v.). Crude protein and phosphorus digestibility coefficients of commercial feeds simulating commercial stocking density, using AIA as internal marker, further to evaluate fish growth and the potential correlation of in vivo apparent digestibility data with in vitro protein digestion and released soluble phosphorus from commercial feeds for Nile tilapia. Growth performance between feeds were not significantly different (P>0.05). The in vitro DH did not correlate significantly (P>0.05) with ADC of CP, but it was possible to discriminate between the highest and lowest ADC of CP. In vitro release of soluble P in distilled water and after digestion with intestine extract correlated significantly (P<0.05) with total feed P and available P. Further studies are necessary to increase analytical precision of the AIA determination and also to improve methods to predict in vivo digestibility values with in vitro methods for protein and phosphorus.

Tendo em vista a importância dos compostos bioativos (CBAs) para a promoção da saúde, foram desenvolvidos, a partir de cruzamentos do tomate cereja com espécies selvagens, os tomates laranja (rico em &#946;-caroteno) e roxo (rico em antocianinas), por meio da técnica de introgressão de alelos. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi caracterizar o perfil de compostos bioativos e voláteis dos tomates enriquecidos e avaliar a estabilidade e metabolização de flavonoides do tomate roxo durante digestão in vitro e em modelo animal. Os tomates foram caracterizados quanto ao conteúdo de compostos fenólicos totais; capacidade antioxidante por DPPH e ORAC; ácidos orgânicos; açúcares solúveis; perfil de carotenoides por CLAE/DAD; flavonoides por CLAE/DAD e LC/ESI/MS/MS e compostos voláteis por CG/MS. Avaliou-se ainda a estabilidade dos flavonoides da casca do tomate roxo por simulação da digestão in vitro, utilizando o Simulator of the Human Intestinal Microbial Ecosystem (SHIME), bem como a formação de AGCC por GC-MS, e excreção em ratos Wistar, com posterior identificação dos compostos fenólicos por LC/Q-TOF/MS. O tomate roxo apresentou aumento no conteúdo de fenólicos totais, capacidade antioxidante e vitamina C, com destaque para casca. A rutina foi o principal flavonol identificado em todos os frutos, e na casca do tomate roxo foi encontrado alto teor de petunidina (p-coumaroil)-rutinosídeo-hexosídeo, além da superexpressão de outros flavonoides como a quercetina-3-O-rutinosídeo e kaempferol. Não houve alteração no perfil de flavonoides do fruto laranja. Este, por sua vez, apresentou acúmulo de &#946;-caroteno, importante pró-vitamina A, ao passo que o tomate roxo também teve seus conteúdos de &#946;-caroteno e licopeno aumentados. Os frutos apresentaram perfil de compostos voláteis diferentes entre si, o que foi relacionado à degradação dos diferentes CBAs característicos de cada um. O extrato fenólico da casca de tomate roxo, submetido à digestão in vitro, se manteve estável na primeira porção, relativo às condições estomacais. Contudo, o conteúdo de flavonoides apresentou redução significativa (p<0,05) nas porções que simulam as condições do duodeno e do colón, com a formação de catabólitos pela ação da microbiota intestinal e/ou pela degradação química espontânea. Foi observado o aparecimento de novos ácidos fenólicos não presentes inicialmente na matriz, dentre eles o ácido 3-O-metilgálico e o ácido homovanílico, supostamente derivados da degradação da petunidina e da quercetina, respectivamente. Houve aumento na produção total de AGCC, com excessão do butirato. Na urina dos animais foram detectados diversos outros compostos fenólicos derivados do metabolismo de fase II, dentre eles o ácido hipúrico e o 3-O-metilcatecol. Nas fezes foram identificados cerca de metade dos compostos presentes na fermentação in vitro. Dessa forma, o melhoramento convencional pode ser uma alternativa para o enriquecimento, com CBAs, de alimentos amplamente consumidos pela população, como o tomate. Além disso, durante a passagem pelo trato gastrointestinal, os flavonoides presentes na casca do tomate roxo sofrem intensa degradação pela microbiota intestinal, com formação de catabólitos com reconhecido potencial benefício à saúde. / Considering the importance of bioactive compounds (BACs) for health promotion, the orange (&#946;-carotene-rich) and purple (anthocyanin-rich) tomatoes were developed from cherry tomato interspecific crossing with wild species, using the technique of allele introgression. The objective of this work was to characterize the profile of bioactive and volatile compounds of enriched tomatoes, and to evaluate the stability and metabolism of purple tomato\'s flavonoids during in vitro and in vivo digestion. The tomatoes were characterized by its content of total phenolic compounds; antioxidant capacity (DPPH and ORAC); organic acids; soluble sugars; carotenoids (HPLC/DAD); flavonoids (HPLC/DAD and LC/ESI/MS/MS) and volatile compounds (GC/MS). The stability of the flavonoids from purple tomato peel was assessed by using the Simulator of the Human Intestinal Microbial Ecosystem (SHIME), as well as the formation of AGCC by GC-MS, and metabolism and excretion in Wistar rats, with subsequent identification of phenolic compounds by LC/Q-TOF/MS. The purple tomato showed an increase in the total phenolic content, antioxidant capacity and vitamin C, with highlight for the peel. The rutin was the main flavonol identified in all fruits, and it was found high content of petunidin (p-coumaryl)-rutinoside-hexoside in the purple tomato peel, in addition to overexpression of other flavonoids such as quercetin-3-O-rutinoside and kaempferol. There was no change in the flavonoid profile of the orange fruit. This one, in turn, presented accumulation of &#946;-carotene, important pro-vitamin A, while the purple tomato also showed an increase in its &#946;-carotene and lycopene contents. The fruits presented different volatile compounds profile among them, which was related to the degradation of the different BACs composition of each one. In the in vitro digestion, the phenolic extract of the purple tomato peel remained stable in the first portion, relative to the stomach conditions. However, the content of flavonoids presented a significant reduction (p<0.05) in the portions simulating the duodenum and colon, with the formation of catabolites by the action of intestinal microbiota and/or spontaneous chemical degradation. It was observed the appearance of new phenolic acids that was not initially present in the matrix, among them 3-O-methylgalic acid and homovanilic acid, supposedly derived from the degradation of petunidin and quercetin, respectively. There was an increase in the total production of SCFAs, with the exception of butyrate. In the urine of the animals several other phenolic compounds derived from phase II metabolism were detected, among them hippuric acid and 3-O-methylcatechol. About half of the compounds present in the in vitro fermentation were identified in the feces. Conventional breeding may be an alternative for the enrichment, with BACs, of foods that are widely consumed by the population, such as tomatoes. In addition, during the passage through the gastrointestinal tract, the flavonoids present in the purple tomato peel are severely degraded by the intestinal microbiota, with formation of catabolites with recognized potential health benefit.

No lúmen do intestino médio da larva de Tenebrio molitor existem 4 &#946;-glicosidases (denominadas 1, 2, 3a e 3b), que não estão presentes na comida do animal. Elas foram purificadas usando-se técnicas de eletroforese e cromatografias de troca iônica e interação hidrofóbica. A &#946;-Glicosidase 1 (Mr 59.000) é instável a 30°C mas é estabilizada na presença do substrato. Ela praticamente não tem atividade sobre galactosídeos e cliva di- e oligossacarídeos. A enzima possui apenas 1 sítio ativo que apresenta 4 subsítios para ligação de glicose. Seu papel fisiológico deve ser o da clivagem de oligo- e principalmente dissacarídeos. A &#946;-Glicosidase 2 (Mr 67.000) é muito instável a 30°C e hidrolisar com maior eficiência galactosídeos sintéticos, cliva muito mal lactose e é incapaz de clivar glucosídeos. Ela apresenta dois sítios ativos sendo que um deles cliva MU&#946;Dgal e lactose, que é ativado por Triton X-100, enquanto o outro não é ativado pelo detergente e hidrolisa NP&#946;Dgal e NP&#946;Dfuc. O papel fisiológico para esta enzima não está claro, mas imagina-se que ela esteja envolvida na digestão de galcatolipídeos. As &#946;-Glicosidases 3a e 3b (Mr 59.000) parecem ser isoformas, uma vez que elas têm parâmetros cinéticos semelhantes, perfis de eluição, de peptídeos gerados por clivagem proteolítica, em HPLC idênticos e a mesma seqüência de aminoácidos para um peptídeo interno comum. Um anticorpo específico produzido contra a &#946;-Glicosidase 3a reconhece a &#946;-Glicosidase 3b, mas não reconhece as &#946;-Glicosidases 1 e 2. Dois clones foram obtidos usando esse anticorpo para selecionar uma biblioteca de cDNA obtida dos rnRNAs do intestino médio de Tenebrio molitor. O resultado final mostrou um cDNA de 1.570 pb codificando para uma proteína madura de 485 aminoácidos. As proteínas codificadas pelos dois cDNAs têm somente 4 aminoácidos de diferentes e podem corresponder às &#946;-Glicosidases 3a e 3b. As seqüências mostraram uma alta similaridade com proteínas da família 1 de glicosídeo hidrolases e codificam todos os peptídeos seqüenciados a partir da clivagem das &#946;-Glicosidases 3a e 3b purificadas. Através de imunocitolocalização usando o anticorpo que reconhece as &#946;-Glicosidases 3a e 3b, foi mostrado que essas são secretadas na parte posterior do intestino médio por uma via exocítica. Essas enzimas tem quatro subsítios para a ligação da glicose e podem hidrolisar di- e oligossacarídeos, alquil glicosídeos e glicosídeos tóxicos de plantas. Experimentos de competição entre substratos, mostraram que elas têm só um sítio ativo responsável para a hidrólise de todos os substratos. Seu papel deve ser principalmente a digestão intermediária de hemiceluloses e celulose. / In the midgut lumen of Tenebrio molitor larvae there are 4 &#946;-glycosidases (named 1, 2, 3a and 3b), not present in the animal food. They were purified with electrophoresis, ion exchange and hydrophobic chromatographies. &#946;-glycosidase 1 (relative molecular weight - Mr 59,000) is unstable at 30°C but is stabilized by substrates. The enzyme hydrolyses di- and oligoglucosides and has a residual activity against galactosides. It has 4 subsites for glucose binding in the active site and its physiological role is the hydrolysis of oligo- and mainly disaccharides. &#946;-glycosidase 2 (Mr 67,000) is unstable at 30°C and hydrolyses efficiently only synthetic galactosides, has poor activity against lactose and is unable to use glucosides as substrates. This enzyme has two active sites. One of them is activated by Triton X-100 and hydrolyses MU&#946;Dgal. The other active site is not activated by the detergent and act upon NP&#946;Dgal and NP&#946;Dfuc. The physiological role ofthis enzyme may be the digestion of galactolipids. The &#946;-glycosidases 3a and 3b (Mr 59,000) are likely isoforms, since they have similar kinetic parameters, identical HPLC peptide elution patterns after proteolytic cleavage and the same amino acid sequence of an internal peptide. A specific antibody raised against &#946;-glycosidase 3a recognizes &#946;-glycosidase 3b, but not &#946;-glycosidase 1 and 2. Two clones were obtained screening a cDNA library, trom Tenebrio molitor midgut mRNA, with this antibody. The final result showed a cDNA of 1,570 pb coding for 485 amino acids in mature protein. The protein sequences showed high similarity with family 1 glycoside hydrolases and have the same amino acid sequence determined for peptides obtained after proteolytic hydrolysis of &#946;-glycosidase 3a and 3b. The immunocytolocalization with this antibody showed that &#946;-glycosidase 3a and 3b are secreted by exocytosis of small vesicles present in posterior midgut. These enzymes have four subsites for glucose binding and can hydrolyse di- and oligosaccharides, alkyl glucosides and toxic plant glucosides. Substrate competition experiments showed that they have only one active site responsible for the hydrolysis of all substrates. Their role may be mainly the intermediate digestion of hemicelluloses and cellulose.