Submitted by Erika Squisato Fernandes (erikasqui@hotmail.com) on 2018-09-17T20:08:35Z No. of bitstreams: 1 Dissertação-Erika-Final.pdf: 1681682 bytes, checksum: 0d3d284e39457ce899938fd565441dcf (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Aparecida Puerta null (dripuerta@rc.unesp.br) on 2018-09-18T12:11:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fernandes_es_me_rcla.pdf: 1649309 bytes, checksum: 418254e846e33c3699727d682a1a4252 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-18T12:11:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fernandes_es_me_rcla.pdf: 1649309 bytes, checksum: 418254e846e33c3699727d682a1a4252 (MD5) Previous issue date: 2018-07-24 / O bagaço de cana-de-açúcar é um subproduto da indústria sucroalcooleira, majoritariamente usado para a cogeração de energia térmica e elétrica, através de sua combustão em caldeiras. Em função da sua composição em carboidratos vem sendo estudado na conversão em biocombustíveis. Porém, a recalcitrância da matriz lignocelulósica dificulta desestruturação do material, com baixa acessibilidade à celulose, influenciando na sacarificação enzimática. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do pré-tratamento ácido diluído (10 %, m/m, 121 °C/30 min) em diferentes granulometrias, 16, 24, 35, 60 mesh e fundo de bagaço e fração externa (contendo epiderme) do colmo de cana-de-açúcar. Cada biomassa de cana-de-açúcar, em diferentes granulometrias, passou pelo pré-tratamento ácido diluído (10 %, m/m, 121° C/30 min). As amostras foram caracterizadas quanto ao seu conteúdo de celulose, hemicelulose e lignina. A área superficial de lignina foi determinada com a adsorção do corante catiônico Azure B em solução de 0,1 g.L-1. A determinação de acessibilidade à celulose foi realizada com corantes Direct Orange (superfície específica externa) e Direct Blue (superfície específica interna). A hidrólise enzimática (15 FPU.g-1 durante 24 h – Cellic Cetec 2 – Novozymes) foi aplicada nos materiais para avaliar o rendimento em glicose. Para o material retido na peneira de abertura 16 mesh, maior tamanho de partículas, a massa recuperada de bagaço foi de 59,81 % e no fundo, menor tamanho de partícula, foi de 53,92 %. A fração externa apresentou as recuperações de massas de 37,12 % e 31,42 %, nas mesmas peneiras. O bagaço e a fração externa apresentaram valores próximos na liberação de xilose. Nos materiais retidos na peneira de abertura de 24 mesh, foi solubilizado 0,27 g.L-1 de xilose no bagaço e na fração externa 0,26 g.L-1. O emprego do corante catiônico Azure B não demonstrou uma maior área superficial de lignina com a diminuição do tamanho de partícula, apresentando a maior área superficial de lignina para o bagaço de 10,98 m2.g-1, e fração externa de 10,21 m2.g-1, no material retido na peneira com abertura de 16 mesh. A determinação de acessibilidade à celulose com os corantes Direct Blue e Direct Orange indicaram com diminuição do tamanho de partículas provocou aumento de acessibilidade à celulose. As frações de menor tamanho de partículas, 60 mesh, apresentaram uma adsorção do Direct Orange 667 mg.g-1 e o Direct Blue 556 mg.g-1 para o bagaço, a fração externa apresentou 833 mg.g-1 na adsorção dos dois corantes. A hidrólise enzimática apresentou uma conversão em glicose no bagaço de 75,41 % e na fração externa 33,69 %, no material retido no fundo, os menores tamanhos de partícula. O uso do pré-tratamento ácido diluído melhora o aumento na acessibilidade à celulose, resultando em melhor ação das enzimas na hidrólise enzimática nos menores tamanhos de partículas 35, 60 mesh e fundo. / Sugarcane bagasse is a by-product of the sugar and alcohol industry, mostly used for cogeneration of thermal and electric energy, through its combustion in boilers. Due to its composition in carbohydrates has been studied in the conversion to biofuels. However, the recalcitrance of the lignocellulosic matrix makes it difficult to disintegrate the material, with low accessibility to the cellulose, influencing the enzymatic saccharification. In this context, the objective of this work was to evaluate the effect of diluted acid pretreatment (10 %, m/m, 121 °C / 30 min) in different granulometries, 16, 24, 35, 60 mesh and background bagasse and fraction (containing epidermis) from the sugar cane stalk. Each biomass of sugarcane, in different granulometries, underwent the pre-treatments diluted acid (10 %, m/m, 121 °C / 30 min). The samples were characterized for their content of cellulose, hemicellulose and lignin. The surface area of lignin was determined with the adsorption of the cationic dye Azure B in solution of 0.1 g.L-1. The determination of accessibility to the cellulose was performed with Direct Orange (specific external surface) and Direct Blue (specific internal surface) dyes. Enzymatic hydrolysis (15 FPU.g-1 for 24 h - Cellic Cetec 2 - Novozymes) was applied to the materials to evaluate glucose yield. For the material retained in the 16 mesh aperture sieve, larger particle size, the recovered mass of bagasse was 59.81 % and in the bottom, smaller particle size was 53.92 %. The external fraction presented the recoveries of masses of 37.12 % and 31.42 %, in the same sieves. The bagasse and the outer fraction presented close values in the release of xylose. In the materials retained in the 24 mesh sieve, 0.27 g.L-1 of xylose was solubilized in the bagasse and in the outer fraction 0.26 g.L-1. The use of the cationic dye Azure B did not demonstrate a larger surface area of lignin with the decrease of the particle size, presenting the highest ASL for the bagasse of 10.98 m2.g-1, and external fraction of 10.21 m2.g -1, in the material retained in the 16 mesh screen. The determination of accessibility to the cellulose with the Direct Blue and Direct Orange dyes indicated with decrease of the particle size caused increase of accessibility to the cellulose. The smaller fraction of particles, 60 mesh, had an adsorption of Direct Orange 667 mg.g-1 and Direct Blue 556 mg.g-1 for the bagasse, the external fraction presented 833 mg.g-1 in the adsorption of two dyes. The enzymatic hydrolysis showed a glucose conversion in the bagasse of 75.41 % and in the outer fraction 33.69 %, in the material retained in the bottom, the smaller particle sizes. The use of dilute acid pretreatment improves the increase in cellulose accessibility, resulting in better enzyme action on enzymatic hydrolysis in the smaller particle sizes of 35, 60 mesh and background.

Submitted by Geraldo Henrique Martins Vieira (ghmv01@gmail.com) on 2018-07-12T00:31:16Z No. of bitstreams: 1 FINAL DOUTORADO 05072018 - Com ficha catalográfica 1.pdf: 2325445 bytes, checksum: 2445b13dd935fbff7327e11915a11a09 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Lucia de Grava Kempinas (algkempinas@fca.unesp.br) on 2018-07-12T12:31:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 vieira_ghm_dr_botfca.pdf: 2933387 bytes, checksum: 2a083c6095e1a59c182c064b51813574 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-12T12:31:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 vieira_ghm_dr_botfca.pdf: 2933387 bytes, checksum: 2a083c6095e1a59c182c064b51813574 (MD5) Previous issue date: 2018-05-24 / Este trabalho, objetiva estudar a atemoia, cultivar ‘Thompson’, em três diferentes tratamentos de pós-colheita: uso de ácidos orgânicos, atmosfera modificada ativa e irradiação ionizante (60Co). Os frutos foram selecionados e armazenados em câmara fria nas condições de 15 ± 0,2ºC e 90 ± 2% de UR. Para cada experimento houve três repetições e dois frutos por repetição. Foram seis tratamentos realizados, sendo dois ácidos orgânicos (ascórbico e cítrico); nas concentrações de 1%, 2% e 3% cada tratamento submerso em sua solução de ácido orgânico por 10 minutos e posteriormente seca à sombra. Na atmosfera modificada ativa, foram quatro tratamentos, sendo eles: T0 - 21% de O2, 0,03% CO2 e 78% de N2 (ambiente);T1 - 4% de O2, 5% CO2 e 91% de N2, T2 - 4% de O2, 6% CO2 e 90% de N2, T3 - 4% de O2, 7% CO2 e 89% de N2 e T4 - 4% de O2, 8% CO2 e 88% de N2. No experimento de irradiação ionizante (60Co), foram utilizados os tratamentos T0= Sem irradiação (controle), T1=0,2kGy, T2=0,4kGy, T3=0,6kGy, T4=0,8kGy, T5=1,0kGy e T6= 1,2kGy. Em todos os comparativos de todos os experimentos as amostras foram analisadas a cada três dias até dezoito dias de armazenamento. No tratamento controle os frutos foram lavados em água corrente e posteriormente imersos em solução clorada a 150 mg L-1, por 10 minutos e posteriormente secos à temperatura ambiente; exceção feita ao tratamento controle de irradiação ionizante, o qual não recebeu este tratamento. Em todos os tratamentos, foram realizadas as análises: cromatologia de casca e polpa, perda de massa fresca, sólidos solúveis (SS), acidez titulável (AT), pH, ácido ascórbico (AA), açucares redutores, taxa respiratória, atividade específica da polifenoloxidase (PPO) e peroxidase (POD), atividade antioxidante total e compostos fenólicos totais. Os experimentos foram conduzidos em delineamento inteiramente casualizado (D.I.C.), em esquema fatorial (tratamento x armazenamento), compostos pelos tratamentos dos diferentes experimentos e oito tempos de armazenamento. Os resultados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade e fez-se regressão, para as análises no período de armazenamento. Os resultados demonstraram pico respiratório, na atemoia, no sexto dia para ácido cítrico a 1% e 3% e para atmosfera modificada ativa com 4% de O2 e 8% de CO2 no 9° dia para a dose 1,2kGy.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-04-09Bitstream added on 2014-06-13T20:35:51Z : No. of bitstreams: 1 moretti_mms_me_rcla.pdf: 1537204 bytes, checksum: ee5403abcf2b166e590ebe82f51303d0 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Dos 27 microrganismos recém isolados, A. fumigatus M.7.1 e Myceliophthora sp M.7.7 foram os melhores produtores de FPase (0,8 e 2,0 U/g de substrato) e xilanase (1040 e 1292 U/g de substrato), quando cultivados por fermentação em estado sólido (FES) em mistura de bagaço de cana e farelo de trigo (1:1). As produções máximas de xilanase (7237,9 U/g de substrato) e endoglucanase (46,2 U/g de substrato) por A. fumigatus M.7.1 foram observadas pelo cultivo do fungo em palha de milho e farelo de trigo (9:1 p/p) e bagaço de cana e farelo de trigo (9:1 p/p), respectivamente. Em relação ao isolado Myceliophthora sp M.7.7, os picos de produção de ambas as enzimas (xilanase: 1044,6 U/g de substrato; endoglucanase 53,7 U/g de substrato) foram obtidos quando este foi cultivado em mistura de bagaço de cana e farelo de trigo (9:1 p/p). A endoglucanase e xilanase produzida por A. fumigatus M.7.1 apresentaram atividade ótima em pH 4,5, a 70 e 60 ºC, respectivamente. Nos ensaios com a linhagem Myceliophthora sp M.7.7, ambas as enzimas apresentaram maior atividade em pH 5,0 a 65-70 ºC. Ambas as enzimas de Myceliophthora sp M.7.7 e a endoglucanase de A. fumigatus M.7.1 mantiveram aproximadamente 70-100% da atividade inicial na faixa de pH entre 3,5 a 9,0 e nas temperaturas de 35 a 65 ºC. A xilanase de A. fumigatus M.7.1 manteve-se estável em pH entre 5,5 e 10,5 e 40 e 50 ºC, respectivamente. Dos tratamentos ao qual o bagaço foi submetido, o que mostrou maior eficiência na liberação de açúcares redutores (0,09%) e compostos fenólicos (0,74%), foi a solução de glicerol em microondas por 5 min. O bagaço de cana pré tratado com glicerol foi incubado com o preparado enzimático de A. fumigatus M.7.1 a 55 ºC. Após 24 h de incubação, foram liberados 0,7 mg/mL de açúcar redutor. As mesmas condições foram utilizadas na sacarificação do bagaço utilizando o extrato enzimático... / The microorganisms A. fumigatus M.7.1 and Myceliophthora SP M.7.7 were the best producers of FPase (0,8 and 2,0 U/g of substrate) and xylanase (1040 and 1292 U/g of substrate) of the 27 isolated microorganisms, when cultivated by solid state fermentation (SSF) in a mixture of cane bagasse and wheat bran (1:1). The greatest production of xylanase (7237,9 U/g of substrate) and endoglucanase (46,2 U/g of substrate) by A. fumigatus M.7.1 were noted by the fungi cultivation in corn straw and wheat bran (9:1 p/p) and cane bagasse and wheat bran (9:1 p/p), respectively. In the isolated Myceliophthora sp M.7.7, the peak production of the both enzymes (xylanase: 1044,6 U/g of substrate; endoglucanase 53,7 U/g of substrate) were obtained when the microorganism were cultivated in a mixture of cane bagasse and wheat bran (9:1 p/p). The endoglucanase and the xylanase produced by A. fumigatus M.7.1 showed higher activity in pH 4,5, at 70 and 60 oC, respectively. In the essays with the Myceliophthora sp M.7.7 strains, the both enzymes showed higher activity in pH 5,0, at 65-70 oC. The both enzymes of Myceliophthora sp M.7.7 and the endoglucanase of A. fumigatus M.7.1 maintained approximately 70-100% of the initial activity between pH 3,5 and 9,0 and between 35 and 65 oC. The xylanase of A. fumigatus M.7.1 was stable between the pH 5,5 and 10,5 and the temperature 40 and 50 oC. About the treatments of the bagasse, the most efficient in the liberation of reducing sugars (0,09%) and phenolic compounds (0,74%) was the glycerol solution in microwave for 5 minutes. The cane bagasse pretreated with glycerol was incubated with the enzymatic solution of A. fumigatus M.7.1 at 55 oC. After 24 hours of incubation, 0,7mg/mL of reducing sugar was liberated. The same conditions were used in the saccharification of the bagasse using the enzymatic extract produced by Myceliophthora sp. M.7.7, with a reducing sugar... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:02:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5744.pdf: 5142793 bytes, checksum: 72f54c78f587dd8a944d3e9cfc2aaee2 (MD5) Previous issue date: 2013-09-20 / Financiadora de Estudos e Projetos / The main challenge on the conversion of lignocellulosic biomass into liquid fuels is the economic viability of this process. Thus, the commercialization of lignocellulosic ethanol is hindered mainly by the high costs of the enzyme preparations currently available cellulases - enzymes used in the saccharification step. Some strategies that can be adopted to reduce the enzymes costs include selecting microorganisms, use of cheaper raw materials and more efficient fermentation strategies such as the solid state fermentation (SSF) and efficient techniques for saccharification and fermentation. The aim this work was evaluate the use of the whole fermentation medium containing lignocellulosic biomass, fungal mycelium and enzymes in the hydrolysis of sugarcane bagasse pretreated by steam explosion for cellulosic ethanol production. In this context, a selection of filamentous fungi highly producing cellulases and hemicellulases, optimization operating conditions, such as humidity and temperature, were carried out for in house enzyme production using an instrumented bioreactor. Then, the efficiency of the whole fermentation medium and enzyme extract in enzymatic hydrolysis of lignocellulosic biomass for cellulosic ethanol production was evaluated. Among the 40 fungal strains evaluated, two strains of A. oryzae (P6B2 and P27C3A) stood out. In addition, one strain of A. niger 3T5B8 and another of T. reesei RUT C30 were also evaluated in this study. The influence of the substrate initial moisture content and temperature on efficiency of cellulase and xylanase production by strains of A. oryzae, A. niger and T. reesei grown in SSF under conditions of forced aeration and static were evaluated. The initial moisture content of the substrate did not affect the production of cellulases and xylanases by strain of A. oryzae P27C3A, however higher moisture was better for enzyme production by strains of A. oryzae P6B2 and A. niger and lower moisture were better for the production of cellulases and xylanases by T. reesei in both cultive systems. Temperature 28°C was best for xylanase production by all the fungal strains, while higher temperatures was better cellulases production in both culture systems. The use of whole fermented medium of A. niger or T. reesei obtained in the bioreactor were better in the hydrolysis sugarcane bagasse pretreated by steam explosion (BPSE) than the enzymatic extract with a final conversion of 41.3 and 24.9% of theoretical, respectively. The combination of whole fermentation medium of strains of A. oryzae (P6B2 or P27C3A) obtained in flasks and ½ commercial enzyme hydrolysis also were efficient on BPSE hydrolysis (26.1 and 42.4% of theoretical, respectively). Nevertheless, the combination of whole fermented medium of A. oryzae P6B2 and enzymatic extract of A. niger obtained in flasks promoted a conversion of 65% and an ethanol yield of 84% of the theoretical value. As overall conclusion it was found that the use of whole fermented medium produced by fungi cultivated under solid state fermentation (SSF) in the BPSE hydrolysis resulted in similar or higher yields compared to the hydrolysis using the enzyme extract, giving clear indication that the extraction/filtration step of the enzyme can be eliminated. The use of the enzyme complex of A. oryzae P6B2 in combination with the enzymes of A. niger resulted in a BPSE hydrolysis more efficient when compared with other combinations, showing the importance of selecting microorganisms for high enzymes production. Moreover, the use of a single reactor system for performing enzyme production steps by SSF, saccharification and alcoholic fermentation may be performed, avoiding the need for steps separation. / A discussão dominante sobre a transformação da biomassa lignocelulósica a combustível líquido é a sua viabilidade econômica. Assim, a comercialização do etanol a partir de biomassa lignocelulósica é dificultada principalmente pelos custos proibitivos das preparações de celulases enzimas usadas na sacarificação. Algumas estratégias que podem ser adotadas para a redução do custo das enzimas utilizadas na degradação da biomassa incluem a seleção de micro-organismos altamente produtores de celulases e hemicelulases, utilização de matéria-prima mais barata e estratégias de fermentação a um custo efetivo - como a fermentação em estado sólido (FES) e técnicas mais eficientes de sacarificação e fermentação alcoólica. O objetivo deste trabalho foi avaliar a utilização do meio fermentado integral (MFI), contendo biomassa lignocelulósica, micélio fúngico e enzimas na hidrólise do bagaço de cana pré-tratado por explosão a vapor para produção de etanol celulósico. Neste contexto, realizou-se a seleção de fungos filamentosos isolados do solo de madeira em decomposição da Região Amazônica produtores de celulases e hemicelulases, otimizou-se as condições operacionais, como umidade e temperatura para a produção de enzimas in house utilizando biorreator de coluna instrumentado e por fim, avaliou-se a eficiência do MFI e (EE) na hidrólise enzimática da biomassa lignocelulósica para produção de etanol celulósico. Entre os 40 fungos caracterizados quanto à produção de enzimas envolvidas na degradação da lignocelulose, duas linhagens de A. oryzae (P6B2 e P27C3A) se destacaram em relação às demais. Além das linhagens de A. oryzae outras duas linhagens de fungos, uma de A. niger 3T5B8 e outra de T. reesei RUT C30 foram avaliadas neste trabalho, a fim de verificar a eficiência das linhagens isoladas do solo da Floresta Amazônica. A umidade inicial do substrato não influenciou na produção de celulases e xilanases pela linhagem de A. oryzae P27C3A, no entanto umidades elevadas foram melhores para a produção de enzimas pelas linhagens de A. oryzae P6B2 e A. niger e umidades baixas foram melhores para a produção de celulases e xilanases por T. reesei em ambos os sistemas de cultivo, forçado e estático. Com relação à temperatura de fermentação, 28ºC foi melhor para a produção de xilanases por todas as linhagens fúngicas e temperaturas mais elevadas favoreceram a produção de celulases pelos fungos. A utilização do MFI de A. niger ou T. reesei obtido em biorreator de coluna instrumentado foram melhores na hidrólise do bagaço de cana pré-tratado por explosão a vapor (BEX) do que o EE, com uma conversão final de 41,3 e 24,9% do valor teórico, respectivamente. A combinação de MFI das linhagens de A. oryzae (P6B2 ou P27C3A) obtida em Erlenmeyer e ½ de enzima comercial também favoreceram a hidrólise do BEX (26,1 e 42,4% do valor teórico, respectivamente). No entanto, a combinação de MFI de A. oryzae P6B2 e EE de A. niger obtido em Erlenmeyer promoveram uma conversão final de 65% e um rendimento de etanol de 84% do valor teórico. Vale salientar que foi utilizado na fermentação alcoólica o meio hidrolisado na íntegra, contendo açúcares, enzimas, biomassa lignocelulósica e micélio fúngico. Como conclusões gerais, constatou-se que a utilização de MFI produzido pelos fungos por FES na hidrólise do BEX resultou em rendimentos semelhantes ou mais elevados quando comparado com a hidrólise do BEX utilizando EE, dando a clara indicação de que o passo de extração/filtração das enzimas pode ser eliminado; a utilização do complexo enzimático de A. oryzae P6B2 em combinação com o complexo enzimático de A. niger resultou em uma hidrólise mais eficiente do BEX quando comparado com outras combinações, mostrando a importância da seleção de micro-organismos produtores de enzimas envolvidas na degradação da lignocelulose, para que a produção de etanol celulósico possa se tornar economicamente viável; e por fim, a utilização de um único sistema de reator para a realização das etapas de produção de enzimas por FES, sacarificação e fermentação alcoólica pode ser realizada, evitando-se a necessidade de etapas de filtração.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:30:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6200.pdf: 5255167 bytes, checksum: 58a3b70b1973c81a294f1b3d39c5e6a2 (MD5) Previous issue date: 2014-08-21 / Universidade Federal de Sao Carlos / Macrophytes constitute the set of plants that evolutionarily returned to live in aquatic environments. They are widely distributed in the world and are characterized by a type of vegetation with high rates of primary production. Decomposition rates of these plants are influenced by biotic (i.e. decomposition community) and abiotic (i.e. temperature, dissolved oxygen, ion concentration) factors. Thus, were analyzed during the in vitro decomposition of three aquatic macrophytes with different habits of life (Eichhornia azurea, Eleocharis sp. e Salvinia auriculata): the carbon balance and the mass loss, the activities of the enzymes cellulase (C1 and Cx), xylanase, peroxidase and polyphenol oxidase and its influences on the decomposition of lignocellulosic compounds; and temporal variations of pH, conductivity, degree of aromatization and the content of C:N:P in the dissolved fraction of the chamber of decomposition at different temperatures and under aerobic and anaerobic conditions. For this, chambers of decomposition were prepared with dried plants in a sample of water from the dam of the Beija-Flor (municipality of Luís Antônio, SP - Brazil) fragments. Incubations were kept under aerobic and anaerobic conditions and 4 temperatures (15, 20, 25 e 30 oC). A first-order kinetic model was adopted to describe and compare the kinetics of decomposition of macrophytes. The result analysis concluded that due to heterogeneity of debris, decomposition had biphasic pattern of mass loss, with labile/soluble fraction (COPls ≈ 15.4; 10.6 and 10.7 % for E. azurea, Eleocharis sp. and S. auriculata, respectively) and refractory ( CO ≈ 84.2; 89.4 and 89.0% for E. azurea, Eleocharis sp. and S. auriculata, respectively). Soluble/labile fraction showed mass loss coefficients higher (1.4; 2.0 and 1.0 dia-1 for E. azurea, Eleocharis sp. and S. auriculata, respectively) than the refractory fraction (0.0009; 0.0034 and 0.0014 dia-1 for E. azurea, Eleocharis sp. and S. auriculata, respectively). Both extrinsic factors (i.e. temperature and dissolved oxygen) as well the chemical composition of the plant influenced the decomposition process. Extrinsic fatoress, however, acted so as to lead to decomposition, accepting the hypothesis tested. The habit of life not directly influenced the mass loss. / A decomposição exerce importante papel no funcionamento dos sistemas aquáticos, possibilitando a ciclagem de nutrientes e de matéria orgânica nesses ambientes. Macrófitas aquáticas podem constituir importante fonte de entrada de energia nestes ecossistemas, representando até 50% do aporte de carbono orgânico. A velocidade da decomposição bem como o tipo e a quantidade de elementos liberados destas plantas são influenciadas por fatores bióticos e abióticos. Foram analisados durante a decomposição in vitro de três macrófitas aquáticas de hábitos diferentes (Eichhornia azurea, Eleocharis sp. e Salvinia auriculata): o balanço de carbono e a perda de massa, as atividades das enzimas celulase (C1 e Cx), xilanase, peroxidase e polifenol e suas influências na decomposição dos compostos lignocelulósicos; bem como as variações temporais de pH, condutividade, grau de aromatização e o teor de C:N:P na fração dissolvida em câmaras de decomposição sob diferentes condições de temperatura e disponibilidade de oxigênio. Para tanto, câmaras de decomposição foram preparadas com fragmentos secos das plantas com água da represa do Beija-Flor (município de Luís Antônio, SP Brasil). As incubações foram mantidas sob aerobiose e anaerobiose e em 4 temperaturas (15, 20, 25 e 30 oC). Um modelo cinético de primeira ordem foi adotado para descrever e comparar a cinética da decomposição das macrófitas. A análise dos resultados permitiu concluir que os detritos apresentaram-se gê áb / ú ( CO ≈ 15 4; 10 6 10 7 % E. azurea, Eleocharis sp. e S. auriculata ) á ( CO ≈ 84 2; 89 4 89 0% E. azurea, Eleocharis sp. e S. auriculata, respectivamente). As decomposições tiveram padrão bifásico de perda de massa uma vez que a fração lábil/solúvel apresentou coeficientes de perda de massa mais elevados (1,4; 2,0 e 1,0 dia-1 para E. azurea, Eleocharis sp. e S. auriculata, respectivamente) do que a fração refratária (0,0009; 0,0034 e 0,0014 dia-1 para E. azurea, Eleocharis sp. e S. auriculata, respectivamente). Tanto fatores extrínsecos (i.e. temperatura e oxigênio dissolvido) como a composição química da planta influenciaram no processo de decomposição. Os fatoress extrínsecos, porém, atuaram de maneira a conduzir a decomposição, aceitando a hipótese testada. O hábito de vida não influenciou diretamente na perda de massa.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This study aimed to evaluate the efficiency of supplementation in the diet of silver catfish with blend of buruti and murumuru oils, in natura or enzimatically esterified on biological responses, chemical composition, oxidative stability and sensory characteristics of fillets. Silver catfish females were fed the experimental diets for 8 weeks. The fish growth parameters were evaluated. Subsequent to slaughter, the fillets were frozen for 12 months. After slaughter, were evaluated chemical composition, volatile compounds and sensory analysis of cooked steaks. Was also evaluated influence of power silver catfish on lipid oxidation and protein of frozen fillets within 3, 6 and 12 months of storage. In addition, we assessed levels of vitamin E from the fillets. The fatty acid profile of steaks was assessed after slaughter. We evaluated degradation of fatty acid C22:6n3. Supplementation esterified Amazon oils showed the best results in growth, total length and total biomass. The different treatments did not result in changes in the chemical composition of the fillets. Fatty acids in the diet leads reflect in the composition of fillets for all supplementations. Amazon oils diet had higher MUFA fatty acids. As for sensory analysis, supplementation with Amazon oils no difference in preference for the odor of cooked fillets. A few volatile compounds were detected and the higher amount hexanal was supplemented with soybean oil. Content of conjugated dienes increased three months of storage for all treatments. For amount of peroxides, esterified Amazon oils showed lower values in comparison with other treatments. An increase in TBARS values occurred in 12 months to freeze fillets and interesterified oils showed the lowest values. After 12 months of storage, degradation was approximately 40% C22:6n3 for SO and for BM. There was a reduction in amount of carbonylated proteins after 3-6 months of storage. Sulphydryl proteins no changes over storage for all treatments. There was a decrease in hardness of fillets 12 months of storage for all treatments. In short, supplementation with blends oils (buriti+murumuru) decreases formation of lipid oxidation compounds and volatile compounds leads to lower lipid and protein oxidation. / Este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência da suplementação na dieta de jundiás com mistura de óleos de buruti e murumuru, in natura ou esterificado enzimaticamente, sobre respostas biológicas, composição química, estabilidade oxidativa e características sensoriais de filés. Fêmeas de jundiás foram alimentadas com as dietas experimentais durante 8 semanas. Os parâmetros de crescimento dos peixes foram avaliados. Posteriormente ao abate, os filés foram congelados pelo período de 12 meses. Após o abate, foram avaliados a composição centesimal, os compostos voláteis e análise sensorial por ordenação de preferência dos filés cozidos. Avaliou-se também a influência da alimentação dos jundiás sobre a oxidação lipídica e proteica de filés congelados no período de 3, 6 e 12 meses de congelamento. Além disso, avaliou-se o teor de vitamina E dos filés. O perfil de ácidos graxos dos filés foi avaliado após o abate. Foi avaliada a degradação do ácido graxo C22:6n3. A suplementação com óleo esterificado apresentou os melhores resultados quanto ao crescimento, comprimento total, biomassa total e crescimento específico. Os diferentes tratamentos não acarretaram em alterações na composição centesimal dos filés. Os ácidos graxos presentes na dieta se refletiram na composição dos filés para todas as suplementações. Dietas contendo óleos da Amazônia apresentaram maiores valores de ácidos graxos monoinsaturados. Quanto à análise sensorial, a suplementação com óleos da Amazônia não mostrou diferença na preferência para o odor dos filés cozidos. Poucos compostos voláteis foram detectados e hexanal teve maior quantidade na suplementação com óleo de soja. O conteúdo de dienos conjugados aumentou em três meses de congelamento para todos os tratamentos. Para o valor de peróxidos, suplementação com óleos Amazônia esterificado apresentou menores valores em comparação com os outros tratamentos. Um aumento nos valores de TBARS ocorreu em 12 meses de congelamento dos filés e BME apresentou os menores valores. Após 12 meses de congelamento, houve degradação de aproximadamente 40% de C22:6n3 para suplementações com óleo de soja e buriti+murumuru esterificado. Houve uma redução na quantidade de proteínas carboniladas após 3-6 meses de congelamento. Proteínas sulfidrílicas não alteraram ao longo do armazenamento para todos os tratamentos. Houve uma diminuição da dureza dos filés em 12 meses de congelamento para todos os tratamentos. Em suma, a suplementação com misturas de óleos (buriti+murumuru) diminui a formação de compostos de oxidação lipídica e leva a menores compostos voláteis de oxidação lipídica e proteica.

Submitted by Luciana Sebin (lusebin@ufscar.br) on 2016-09-14T18:52:44Z No. of bitstreams: 1 TeseLJC.pdf: 3758058 bytes, checksum: 4551fb3e08abee5796d1f863288fd5ae (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T14:23:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseLJC.pdf: 3758058 bytes, checksum: 4551fb3e08abee5796d1f863288fd5ae (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-15T14:23:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseLJC.pdf: 3758058 bytes, checksum: 4551fb3e08abee5796d1f863288fd5ae (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-15T14:23:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseLJC.pdf: 3758058 bytes, checksum: 4551fb3e08abee5796d1f863288fd5ae (MD5) Previous issue date: 2016-02-04 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / In this work it was evaluated, firstly, the performance of four impellers configurations in the enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse. The configurations evaluated were: (1): Rushton turbine - Rushton turbine; (2): Elephant ear down-pumping and Rushton turbine; (3): Rushton turbine and Elephant ear up-pumping; (4): Elephant ear downpumping and Elephant ear up-pumping. The choice of the best impeller configuration was based in mixing efficiency, characterized by the mixing time. The configurations were also evaluated considering the conversion of cellulose to glucose, power consumption as well as the rheological behavior during hydrolysis. The hydrolysis experiments were carried out in batch stirred tank reactor (3 L) using 10% w/v of solids (pH 4.8; 50°C; 470 rpm), 10 FPU· g-1 biomassa for 96 h. The configuration (4) showed the lowest mixing time and energy efficiency values (ratio of conversion of cellulose to glucose and total energy consumption) of 78.9%·MJ-1. Further, to get a high concentration of glucose associated with low power consumption, it was investigated two operating modes: batch and fed-batch. The strategies evaluated were: E1 [20%]; E2 [10(E)+5+5%]; E3 [5(E)+5+5+5%]; E4 [5(E)+5+5+5%], and E5 5(E)+5(E)+5(E)+5(E)%]. The best energy efficiency was obtained for the E5 strategy in which substrate and enzyme were added simultaneously (0.35 kgglicose·kWh-1). This value was 52% higher than that obtained in the single batch operation (E1). In continuation of the work were carried out enzymatic hydrolysis of exploded and hydrothermal bagasse and cane straw submitted to hydrothermal pretreatment. The experiments were carried out under the conditions: solids loading of 10 (w/v), pH 4.8; 50 ° C; 470 rpm and 10 FPU·g-1 biomass for 96 h. The efficiency obtained in the enzymatic hydrolysis of steam explosion sugarcane bagasse proved to be 41 and 46% higher than the hydrolysis of hydrothermally pretreated sugarcane straw and bagasse, respectively. Finally, a scale-up protocol with a scale factor equal to 1000 was proposed. It was analyzed the maintenance of two parameters on larger scale: the constancy of the mixing time (tm) and the constancy of the power consumption per unit volume (P/V). In turn, maintenance P/V parameter constant, the mixing time and the new scale power consumption (3000L) were approximately 4 and 1000 times higher, respectively, than those values obtained in the smaller scale (3L). / Neste trabalho avaliou-se, primeiramente, o desempenho de quatro configurações de impelidores na hidrólise enzimática do bagaço explodido de cana-de-açúcar. As configurações avaliadas foram: (1): turbina Rushton – turbina Rushton; (2): Elephant ear down-pumping e turbina Rushton; (3): turbina Rushton e Elephant ear up-pumping; (4): Elephant ear down-pumping e Elephant ear up-pumping. A escolha da melhor configuração de impelidores foi baseada na eficiência de mistura, caracterizada pelo tempo de mistura. As configurações também foram avaliadas considerando a conversão de celulose em glicose, o consumo de potência, bem como o comportamento reológico durante a hidrólise. Os experimentos de hidrólise em batelada foram realizados em reator tipo tanque agitado (3 L) utilizando 10% m/v de sólidos (pH 4,8; 50°C; 470 rpm), 10 FPU·g-1 biomassa por 96 h. A configuração (4) apresentou os menores valores de tempo de mistura e uma eficiência energética de 78,9 %·MJ-1. Com o intuito de obter-se alta concentração de glicose associada a um baixo consumo de potência, investigou-se dois modos de operação: batelada e batelada alimentada. As estratégias avaliadas foram: E1 [20%]; E2 [10(E)+5+5%]; E3 [5(E)+5+5+5%]; E4 [5(E)+5+5+5%] e E5 [5(E)+5(E)+5(E)+5(E)%]. Os melhores resultados foi obtido na estratégia E5, obtendo uma eficiência energética de 0,35 kgglicose∙kWh-1. Este valor foi 52% maior do que o obtido na operação em batelada simples (E1). Na continuação do trabalho, foi realizada a hidrólise enzimática do bagaço explodido e hidrotérmico e a palha de cana submetida ao pré-tratamento hidrotérmico. Os experimentos foram realizados em um reator de 3 L nas seguintes condições: carga de sólidos de 10% m/v (pH 4,8; 50°C, 470rpm ) e 10 FPU·g-1 biomassa por 96 h. A eficiência energética obtida na hidrólise do bagaço explodido mostrou-se 41 e 46 % superior aos pré-tratados de bagaço e palha hidrotermicamente, respectivamente. Finalmente, foi proposto um protocolo de aumento de escala com um fator de escala igual a 1000. Analisou a manutenção de dois parâmetros na escala maior: tempo de mistura (tm) e do consumo de potência por unidade de volume (P/V). Com a manutenção do parâmetro P/V constante, o tempo de mistura e consumo de potência da nova escala (3000L) foram aproximadamente 4 e 1000 vezes maiores, respectivamente, do que o obtido na escala menor escala (3L). / FAPESP: 2011/23807-1

Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-09-26T14:51:02Z No. of bitstreams: 1 DissMAF.pdf: 3997675 bytes, checksum: 3238bd54da33e9d0c201deb533005fa2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-26T18:48:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMAF.pdf: 3997675 bytes, checksum: 3238bd54da33e9d0c201deb533005fa2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-26T18:48:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMAF.pdf: 3997675 bytes, checksum: 3238bd54da33e9d0c201deb533005fa2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-26T18:48:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMAF.pdf: 3997675 bytes, checksum: 3238bd54da33e9d0c201deb533005fa2 (MD5) Previous issue date: 2015-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Xylooligosaccharides (XOS) are short-chain polymers of xylose (2 to 7 units) which can be produced by enzymatic hydrolysis of the xylan from the lignocellulosic feedstocks. XOS have a great potential as probiotic ingredients, and when they are incorporated in diets, they can provide many health benefits. The worldwide interest in the use of lignocellulosic residues is constantly growing, and in this scenario the soybean hull arises as a potential residue of the Brazilian agroindustry. The bioconversion of these residues to value-added products requires suitable pretreatments to deconstruct/disorganize the recalcitrant lignocellulosic complex, separating its main fractions: cellulose, hemicellulose, and lignin. In this context, this work did evaluate different biomass pretreatments aiming to produce XOS by the action of a Bacillus subtilis endoxylanase. Initially, the conditions for maximum catalytic activity of this enzyme were evaluated changing pH, buffer, and temperature. Among these parameters, 50 mM citrate buffer, pH 5.5, and 45 oC were the one that gave highest activity. The in nature soybean hull (previously chemically characterized) was hydrolyzed with soluble endoxylanase with different enzyme loads (40, 80, and 100 U/g biomass) under preestablished pH and temperature, producing around 55 mg RS/g dry biomass. This result, though little expressive, showed the viability of XOS production from soybean hull. However, this approach requires a suitable pretreatment of the lignocellulosic biomass to improve the endoxylanase accessibility to the C-5 fraction. Several pretreatments were performed in the soybean hulls, such as, enzymatic deproteinization, hydrogen peroxide/acetic acid pretreatment, and organosolv-ethanol pretreatment. For some pretreatments, reagent concentration and reaction time were evaluated, as well as, sequential pretreatment. Besides, enzymatic hydrolysis of the in nature soybean hull under microwave irradiation was also evaluated. The deproteinization of the soybean hull was not very efficient to the enzymatic hydrolysis of the remnant solid (production of 30 mg RS/dry biomass). However, this pretreatment allows the protein recovery as a high nutritional value hydrolysate. The pretreatment of the deproteinized soybean hulls with hydrogen peroxide solution (5 M, 1 h) removed 56% lignin without cellulose losses. However, this pretreatment did not contribute to an efficient action of the endoxylanase to the hemicellulose fraction (production of around 30 mg RS/g dry biomass). The organosolv-(50% v/v)ethanol pretreatment of the deproteinized soybean hulls promoted the removal of around 50% lignin, with low solubilization of hemicellulose (<17%), producing a poor substrate for the endoxylanase. The organosolv pretreatments with 50 and 70% (v/v) ethanol of the in nature soybean hull were able to solubilize around 30% hemicellulose, allowing the production of around 76 and 49 mg RS/g dry biomass, respectively, after hydrolysis with endoxylanase. Finally, the microwave action on the lignocellulosic biomass probably decreased the biomass recalcitrance, because the hydrolysis of the in nature soybean hulls catalyzed by the endoxylanase (100 IU / g of biomass) yielded approximately 100 mg of RS/g dry biomass. On the other hand, the hydrolysis performed in a reactor under conventional heating produced only 52 mg RS/g dry biomass. The results of this work did show that the combination of microwave irradiation and enzymatic hydrolysis might be a promising alternative to produce XOS. Keywords: soybean hulls; xylo-oligosaccharides; pretreatments / Xilo-oligossacarídeos (XOS) são polímeros de xilose de cadeia curta (2 a 7 unidades) que podem ser obtidos por hidrólise enzimática da xilana presente na fração de hemicelulose dos materiais lignocelulósicos. XOS possuem um grande potencial como ingredientes prebióticos, e quando incorporados na dieta, podem fornecer muitos benefícios à saúde. O interesse mundial no aproveitamento de resíduos lignocelulósicos é cada vez maior, e no cenário nacional a casca de soja se destaca como um potencial resíduo da agroindústria brasileira. Para viabilizar a bioconversão desses resíduos em produtos de interesse comercial (etanol 2G e XOS, por exemplo) são necessários pré-tratamentos, que atuam desconstituindo/desorganizando a estrutura altamente recalcitrante do complexo lignocelulósico e separando as frações principais da biomassa: celulose, hemicelulose e lignina. Neste contexto, este trabalho teve por objetivo avaliar diferentes pré-tratamentos da biomassa para produzir sequencialmente XOS por ação de uma endoxilanase de Bacillus subtilis. Inicialmente as condições de máxima atividade catalítica dessa enzima foram avaliadas variando pH, tampão e temperatura. Dentre as variáveis estudadas, as que contribuíram para uma melhor atividade da endoxilanase foram tampão citrato de sódio (50mM) pH 5,5 e 45 °C. A casca de soja in natura (previamente caracterizada quimicamente) foi hidrolisada com endoxilanase solúvel com diferentes cargas enzimáticas (40, 80 e 100 U/g casca) nas condições de pH e temperatura pré-estabelecidas, produzindo em média 55 mg de AR/g biomassa seca. Esse resultado, embora pouco expressivo, demonstrou a viabilidade da produção de XOS a partir de casca de soja, requerendo, entretanto, um pré-tratamento adequado para melhorar a acessibilidade da endoxilanase à fração C-5 da biomassa. Os pré-tratamentos avaliados foram a desproteinização enzimática da casca, prétratamento com peróxido de hidrogênio e ácido acético e pré-tratamento organossolve-etanol, variando nestes, as concentrações de solventes, tempo de reação e pré-tratamentos sequenciais. Adicionalmente, realizou-se a hidrólise enzimática da casca de soja in natura em reator micro-ondas. A desproteinização da casca de soja mostrou-se ineficiente para a hidrólise da fração sólida remanescente com endoxilanase (produção de 30 mg de AR/g biomassa seca), embora esse pré-tratamento permita a recuperação de proteínas como um hidrolisado de alto valor nutricional. O pré-tratamento com peróxido de hidrogênio (5 M, 1 h) para casca de soja desproteinizada removeu 56% de lignina sem perdas de celulose, entretanto, este pré-tratamento não contribuiu para uma eficiente atuação da endoxilanase sobre a fração hemicelulósica (produção de aproximadamente 30 mg de AR/g biomassa seca). O pré-tratamento organossolve-etanol 50% (v/v) da casca de soja desproteinizada removeu em torno de 50% de lignina com baixa solubilização de hemicelulose (< 17%), gerando, portanto, um líquido com baixa concentração de substrato para a ação da endoxilanase. Os pré-tratamentos organossolve-etanol 50 e 70% (v/v) da casca de soja in natura foram capazes de solubilizar em torno de 30% da hemicelulose, sendo possível a produção de 76 e 49 mg de AR/g de biomassa seca, respectivamente, após hidrólise com endoxilanase. Por fim, a ação das microondas sobre a biomassa lignocelulósica provavelmente reduziu a recalcitrância da biomassa, pois a hidrólise da casca in natura com endoxilanase (100 U/g de casca) produziu aproximadamente 100 mg de AR/g de biomassa seca, ao contrário da hidrólise conduzida em reator com aquecimento convencional que produziu em torno de 52 mg de AR/g de biomassa seca. Os resultados deste trabalho indicam que a combinação de irradiação micro-ondas e hidrólise enzimática pode ser uma alternativa promissora para a produção de XOS.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-01-26T10:38:48Z No. of bitstreams: 1 TeseRBAS.pdf: 3071110 bytes, checksum: 4bc20655670d1f098b42e903740d3795 (MD5) / Approved for entry into archive by Camila Passos (camilapassos@ufscar.br) on 2017-02-08T11:17:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseRBAS.pdf: 3071110 bytes, checksum: 4bc20655670d1f098b42e903740d3795 (MD5) / Approved for entry into archive by Camila Passos (camilapassos@ufscar.br) on 2017-02-08T11:18:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseRBAS.pdf: 3071110 bytes, checksum: 4bc20655670d1f098b42e903740d3795 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-08T11:18:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseRBAS.pdf: 3071110 bytes, checksum: 4bc20655670d1f098b42e903740d3795 (MD5) Previous issue date: 2016-04-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The complex cell wall structure of lignocellulosic biomass makes pretreatment one of the most relevant 2G ethanol production process steps due to the difficulty of hydrolyzing lignocellulose to fermentable sugars and the cost of the process as a whole. The optimization of enzymatic hydrolysis conditions is crucial for reaching high yields that make the process feasible. In this way, the aim of this work is to assess the stages of pretreatment and enzymatic hydrolysis of the cellulosic fraction of straw sugarcane. All samples were chemically characterized before and after the pretreatment step. Hydrothermally pretreatment was evaluated in four conditions: 170ºC / 5 min, 170ºC / 15 min, 220°C / 5 min, 220°C / 5 min, and 195ºC / 10 min. Higher hemicellulose removal (85.58%) was found at 195ºC / 10 min. This operational condition was set as a reference. Hydrolysis experiments were carried out in Erlenmeyer flasks at 50ºC, 250 rpm and pH 4.8, with a reaction volume of 50 mL. Two sets of experiments were performed. In the first, the effect of substrate concentration was evaluated varying solid load (5; 10; 15; 20% msolid/vsolution) with enzyme load constant in 13 FPU.gbiomass. At 72h of enzymatic reaction, cellulose conversions were: 72% (5% of solids), 84% (10% of solids), 72% (15% of solids), and 59% (20% solids). In the second set, the enzyme (Cellic®CTec2) load effect (3; 7; 10; 13; 16; 40 FPU/gbiomass) with solid load settled at 15% (msolid/vsolution), was assessed. For assays with 15% of solid load, cellulose conversions were: 48% (3 FPU/gbiomass), 58% (7 FPU/gbiomass), 66% (10 FPU/gbiomass), 72% (13 FPU/gbiomass), 71% (16 FPU/gbiomass), and 74% (40 FPU/gbiomass). A trade-off between solid load and enzyme dosage was found (15% m/v and 13 FPU/gbiomass) which results in 72,4% of cellulose to glucose conversion. After that it was studied the products inhibition effect on hydrolysis was assessed. glucose and cellobiose (10 and 30g.L-1) caused a higher inhibitory effect. Xylose did not show the significant inhibitory effect on β-glucosidase. However, glucose and cellobiose had significant inhibitory effects on endoglucanase and exoglucanase as well as on β-glucosidase. Hydrolysis experiments were conducted in the batch reactor (3 L) with 10% solids to compare the performance with the hydrolysis conducted in Erlenmeyer flasks. At 72h hydrolysis cellulose to glucose, conversion was obtained in 84.8% (Erlenmeyer flask) and 80.2% (in the reactor); hydrolysis profiles obtained were similar in both conditions evaluated. In face of this, it was opted by conduct experiments in bioreactor (50 mL) using solid loads of 15 and 20% showed the best cellulose to glucose conversions when compared to those carried out in shake flasks in the same conditions. / A complexa estrutura da parede celular da biomassa lignocelulósica torna o pré-tratamento uma das etapas operacionais do processo de produção do etanol 2G mais relevantes, devido tanto à dificuldade de se hidrolisar lignocelulose a açúcares fermentescíveis quanto ao custo do processo como um todo. A otimização das condições de pré-tratamento hidrotérmico e hidrólise enzimática é crucial, para atingir altos rendimentos que tornem o processo de produção de etanol 2G viável. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar as etapas de pré-tratamento hidrotérmico e hidrólise enzimática da fração celulósica da palha de cana-de-açúcar. Todas as amostras foram caracterizadas quimicamente antes e após o pré-tratamento. Neste estudo foram avaliadas quatro condições de pré-tratamento: 170oC/5 min., 170oC/15 min., 220ºC/5 min, 220ºC/15 min e 195oC/10 min. A amostra proveniente do tratamento a 195oC/10 min. foi a que obteve maior remoção de hemicelulose, 85,58%, sendo essa condição de tratamento empregada como referência. Os experimentos de hidrólise enzimática foram realizados em frascos de Erlenmeyer a 50oC, 250 rpm e pH 4,8 (volume reacional de 50 mL). Foram avaliados o efeito da carga de sólidos (5, 10, 15 e 20% m/v) mantendo a carga enzimática em 13 FPU/gbiomassa. Em 72h de hidrólise as conversões de celulose obtidas foram: 72% (5% de sólidos), 84% (10% de sólidos), 72 % (15% de sólidos) e 59% (20% de sólidos). Em seguida foram avaliados o efeito da carga de enzima (3, 7, 10, 13, 16, e 40 FPU/gbiomasssa) mantendo a carga de sólidos em 15%. Nos experimentos realizados com 15% de sólidos as conversões obtidas foram: 48% (3 FPU/gbiomasssa), 58% (7 FPU/gbiomasssa), 66% (10 FPU/gbiomasssa), 72% (13 FPU/gbiomasssa), 71% (16 FPU/gbiomasssa) e 74% (40 FPU/gbiomasssa). Considerou-se como melhor resultado o ensaio com 15% de sólidos e 13 FPU/gcelulose, que resultou em 72,4% de conversão de celulose em glicose. Em seguida foi estudado o efeito de inibição dos produtos durante a hidrólise obtendo-se um maior efeito inibidor para a glicose e celobiose (10 e 30g.L-1). A xilose não apresentou efeito inibidor significativo sobre a -glicosidase, porém a glicose e a celobiose apresentaram efeitos inibitórios significativos tanto nas endoglucanase e exoglucanase quanto na -glicosidase. Foram realizados experimentos de hidrólises em reator de bancada (3 L) com 10% de sólidos para comparar o desempenho com as hidrólises realizadas em frascos de Erlenmeyer. Em 72h de hidrólise as conversões de celulose a glicose obtidas foram de 84,8% (em frasco de Erlenmeyer) e de 80,2% (em reator), os perfis de hidrólises obtidos foram similares em ambas às condições avaliadas. Diante do que foi colocado, optou-se pela realização de experimentos em reator (50 mL) nas cargas de sólidos de (15 e 20%) que então apresentaram melhores conversões de celulose a glicose quando comparados com os resultados de experimentos realizados em frascos de Erlenmeyer nas mesmas cargas de sólidos.

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No. of bitstreams: 1 TeseCF.pdf: 2944475 bytes, checksum: 0b8b7d83e1195e91eb572351858f7b93 (MD5) Previous issue date: 2016-04-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Currently, one of the major challenges for second generation ethanol is to reduce the cost of cellulolytic enzymes. Thus, the development of bioprocesses for the enzyme production on-site and strategies to increase the final yield of the enzymatic hydrolysis are required to ensure that biomass conversion to be economically feasible. Therefore, the objective of this work was to study the production and characterization of enzyme cocktails involved in the degradation of plant biomass by filamentous fungi Trichoderma reesei and Aspergillus niger grown in sequential fermentation and evaluate the application of these cocktails in the saccharification process of sugarcane bagasse. Firstly, evaluation and validation of sequential fermentation cultivation methodology to different strains of Trichoderma. Cultivation were made using sugarcane bagasse "in natura" and pretreated by steam explosion, as a carbon source. The result more significantly was observed for T. reesei Rut C30, the endoglucanase production was 4.2-fold higher than the values obtained in conventional submerged fermentation. The enzyme extracts were characterized in terms of optimum pH and temperature and endoglucanase profile. The thermostability was directly influenced by the type of carbon source and type of cultivation method. Subsequently, the proteomic analysis were performed of enzyme cocktails from T. reesei Rut C30 and A. niger A12 produced by submerged and sequential fermentation in the presence of pretreated bagasse. The performance of the enzyme cocktail in saccharification of pretreated bagasse showed that the combination of enzyme cocktails from T. reesei and A. niger produced by sequential fermentation had a yield than 3-fold higher than the enzyme cocktails of submerged fermentation. In order to evaluate the action of the enzyme cocktails produced by T. reesei and A. niger in sugarcane bagasse saccharification, the last step of the work was to study the additives effects during the sugarcane bagasse hydrolysis aiming at reducing non-productive adsorption of enzymes into lignin. The saccharification results in the presence of soybean protein were 2-fold higher than the controls (no additive) to the enzyme cocktails of two fungi studied produced by solid state fermentation, indicating the potential use of soybean protein as an additive to minimize non-productive adsorption of the enzyme into lignin. Overall, this study presents an interesting final contribution in the cellulase production process and the application of the enzyme cocktail in the hydrolysis of sugarcane bagasse. / Atualmente, um dos grandes desafios para a produção de etanol de segunda geração consiste em diminuir o custo das enzimas celulolíticas. Assim, o desenvolvimento de bioprocessos para produção das enzimas on-site e estratégias para aumentar o rendimento final da hidrólise enzimática são necessários para assegurar que a conversão de biomassa seja economicamente viável. Para tanto, o objetivo deste trabalho foi estudar a produção e caracterização de coquetéis enzimáticos envolvidos na degradação da biomassa vegetal pelos fungos filamentosos Trichoderma reesei e Aspegillus niger cultivados por fermentação sequencial, bem como avaliar a aplicação dos mesmos no processo de sacarificação do bagaço de cana-de-açúcar. Primeiramente foi realizada a avaliação e validação da metodologia de cultivo de fermentação sequencial para diferentes linhagens de Trichoderma. Os cultivos foram feitos utilizando o bagaço de cana “in natura” e prétratado por explosão a vapor, como fonte de carbono. O melhor resultado foi observado para T. reesei Rut C30, em que a produção de endoglucanase foi 4,2 vezes maior do que os valores obtidos em cultivo convencional de fermentação submersa. Os extratos enzimáticos foram caracterizados em termos de pH e temperatura ótimos e perfil de endoglucanase. A termo-estabilidade foi diretamente influenciada pelo tipo de fonte de carbono e tipo de cultivo. Posteriormente, foram realizadas as análises proteômicas dos coquetéis enzimáticos do T. reesei Rut C30 e A. niger A12 produzidos por fermentação submersa convencional e fermentação sequencial, na presença de bagaço de cana prétratado. A performance dos coquetéis enzimáticos na sacarificação do bagaço de cana pré-tratado mostraram que a combinação dos coquetéis enzimáticos de T. reesei e A. niger produzidos por fermentação sequencial tiveram um rendimento 3 vezes maior do que os coquetéis da fermentação submersa. A fim de explorar melhor a ação dos coquetéis enzimáticos produzidos por T. reesei e A. niger na sacarificação do bagaço, na última etapa do trabalho foi estudo o efeito de aditivos durante a hidrólise do bagaco de cana visando à redução da adsorção improdutiva de enzimas na lignina. Os resultados de sacarificação na presença da proteína de soja foram 2 vezes maiores do que os controles (sem aditivo) para os coquetéis enzimáticos dos dois fungos estudados produzidos por fermentação em estado sólido, indicando o potencial do uso da proteína de soja como aditivo para minimizar a adsorção improdutiva das enzimas na lignina. De modo geral, o presente trabalho conseguiu uma contribuição final interessante no processo de produção das celulases e a aplicação do coquetel enzimático na hidrólise do bagaço de cana.