A maior parte de toda a energia consumida no mundo provém do petróleo, carvão e gás natural (87% da matriz energética mundial). No entanto, essas fontes não renováveis possuem previsão de esgotamento em um futuro próximo. Além disso, são poluidores, afetando o meio ambiente, motivando a sociedade buscar fontes alternativas para mitigar esses problemas. O biodiesel, como alternativa de combustível, começou a ser estudado em 1937, e hoje mostra ser uma alternativa eficiente e não poluidora à utilização do diesel mineral. O estudo presente foi realizado com amostras de biodieseis obtidos utilizando catalisadores enzimáticos. Essa rota vem sendo investigada no país por diversos pesquisadores, e vem mostrando que o uso da enzima como catalisador minimiza os problemas relativos às etapas finais de purificação do biodiesel, pois reduz a ocorrência das reações indesejáveis de saponificação e permite uma simplificação e redução dos custos dos processos pela diminuição do número de operações associadas. Para ser um substituto, o biodiesel precisa se enquadrar em normas, no caso do Brasil, a resolução nº 42 da ANP (Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis) de 2004. Além disso, deve possuir qualidades que viabilize a sua substituição. Esse trabalho tem o objetivo de realizar o estudo térmico utilizando a Termogravimetria (TG) e a Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) dos biodieseis de babaçu, palma e sebo bovino obtidos pela rota enzimática e suas respectivas matérias-primas. Com os resultados da TG em atmosfera Inerte, foi possível analisar a volatilidade desses biodieseis, e também verificar o seu enquadramento no parâmetro de destilação da resolução nº 42 da ANP. A TG em atmosfera oxidativa possibilitou comparar esses biodieseis em relação às suas estabilidades termo-oxidativas. Também foram realizados o Estudo Cinético das curvas TG, visando o valor da energia de ativação das primeiras etapas de cada curva, utilizando o modelo matemático Ozawa. O estudo cinético das curvas TG em atmosfera de nitrogênio mostrou que a energia de ativação e a temperatura de inicio da degradação têm uma relação direta. / Most of all energy consumed worldwide comes from oil, coal and natural gas (87% of global energy production). However, these non-renewable resources are expected to exhaust in the near future. Moreover, they are polluters, affecting the environment, prompting the company to seek alternative sources to mitigate these problems. Biodiesel as alternative fuel, that began to be studied in 1937 and today has proved an efficient and non-polluting alternative to the use of mineral diesel. The present study was performed with babassu, palm and tallow biodiesel obtained using enzymatic catalysts. This route has been investigated by several researchers in the country, and has shown that the use of enzyme as catalyst minimizes the problems related to the final stages of purification of biodiesel, it reduces the occurrence of undesirable reactions of saponification and allows for simplification and cost reduction processes by reducing the number of associated operations. To be a substitute, biodiesel must fit in standards, in the case of Brazil, the resolution No. 42 of the ANP (National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels), 2004. Also this biofuel must posses qualities thet might allow the replacement. This work aims to realize the thermal studies using thermogravimetry (TG) and Differential Scanning Calorimetry (DSC) of babassu, palm and tallow biodiesel obtained by enzymatic route and also their raw materials. With the results of TG in an inert atmosphere, it was possible to analyze the volatility of biodieseis, and also check your guidelines on the parameter of the distillation of Resolution No. 42 of the Brazilian Petroleum Agency (ANP). The TG analysis of biodiesel in oxidative atmosphere turns possible to study their thermo-oxidative stabilities. Also, it was performed a kinetic study of the TG curves, seeking the value of activation energy of the first steps of each curve, using the mathematical model Ozawa. The kinetic study of the TG curves in nitrogen atmosphere showed that the activation energy and temperature of the beginning of degradation have a direct relationship.

As dietas de vacas em lactação são compostas principalmente por carboidratos que não estão totalmente disponíveis para fermentação microbiana no rúmen, o que pode ser um fator crítico para a obtenção de energia em ruminantes. O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito da adição de enzima fibrolítica (Fibrozyme®, Alltech Inc., Springfield, KY) e amilolítica (Amaize, Alltech Inc., Springfield, KY) nas dietas sobre o consumo de nutrientes, índice de seleção de partículas, digestibilidade aparente total, fermentação ruminal, metabolismo de nutrientes, produção e composição do leite de vacas em lactação. Para o experimento, 32 vacas multíparas da raça Holandesa com 181.3 ± 35.3 (média ± SD) dias em lactação (DEL), 571 ± 72.7 kg de peso vivo (PV) e 29.6 ± 5.24 kg/d de produção de leite (PL), foram distribuídas em 8 quadrados Latinos 4×4. Os tratamentos foram obtidos por esquema fatorial 2×2 pela combinação de enzima fibrolítica e amilolítica, como segue: 1) Controle (CONT): dieta basal sem adição de enzimas exógenas; 2) Enzima fibrolítica (FIB): dieta basal com adição de 1 g/kg de Fibrozyme± no concentrado da dieta (51 UI de atividade xilanase/kg de matéria seca (MS) da dieta; Alltech, Nicholasville, KY, USA; batch#: 417990-2); 3) Enzima amilolítica (AMI): dieta basal com adição de 0,66 g/kg de Amaize no concentrado da dieta (203 FAU/kg MS da dieta; Alltech Nicholasville, KY, USA; batch: 432715-1); e 4) FIB+AMI: adição de 1 e 0,66 g/kg de Fibrozyme® e Amaize, respectivamente. As enzimas foram aplicadas para atender um consumo de 12 g/dia de Fibrozyme® e 8 g/dia de Amaize, de acordo com as recomendações do fabricante. A enzima foi adicionada ao concentrado durante a preparação na fábrica de ração (toda semana). Não foram observados efeitos das enzimas sobre o consumo e digestibilidade dos nutrientes. Contudo, houve efeito de interação entre FIB e AMI para o consumo de partículas entre 19 e 8 mm. A enzima amilolítica aumentou o consumo de partículas entre 19 e 8 mm nos animais que não recebiam FIB. Além disso, AMI reduziu o consumo de partículas maiores que 19 mm. Outro efeito observado foi a interação entre FIB e AMI sobre a concentração de butirato ruminal. A enzima amilolítica aumentou a concentração de butirato apenas nos animais tratados com FIB. Houve tendência de interação entre enzimas sobre a excreção de nitrogênio (N) no leite, em que FIB reduziu a excreção de N no leite apenas nos animais não tratados com AMI. Ainda, AMI reduziu a excreção de N na urina. Ainda, houve interação entre os efeitos de enzima fibrolítica e amilolítica sobre a concentração de colesterol e a atividade enzimática da aspartato aminotransferase (AST) e gama glutamiltransferase (GGT). A enzima fibrolítica reduziu a concentração de colesterol e aumentou a atividade da enzima GGT nos animais não tratados com enzima amilolítica. No entanto, a enzima amilolítica aumentou a concentração de colesterol e a atividade da AST nos animais alimentados com enzima fibrolítica. Houve interação entre enzimas exógenas sobre a produção de proteína e lactose no leite. A enzima fibrolítica reduziu a produção de proteína e lactose nos animais não alimentados com AMI. Não houve mudanças na produção de leite com a suplementação de enzimas exógenas. Em nosso estudo foram encontrados efeitos no consumo de partículas, fermentação ruminal, excreção de N e mudanças na composição do leite, contudo não foram observadas alterações no desempenho produtivo dos animais. / Lactating cows diets are comprised mostly of carbohydrates which are not fully available for microbial fermentation in the rumen, critical factor for to obtain energy in ruminants. The aimed of this study was to evaluate the effect of fibrolytic enzyme (Fibrozyme®, Alltech Inc., Springfield, KY) on nutrient intake, sorting index, total tract digestion, ruminal fermentation, nitrogen utilization, metabolic profile, milk yield and composition in diets with or without amylolytic enzyme (Amaize, Alltech Inc., Springfield, KY) of mid-lactating dairy cows. Thirty-two multiparous Hostein cows with 181.3 ± 35.3 (mean ± SD) days in milk (DIM), 571 ± 72.7 kg of body weight (BW) and 29.6 ± 5.24 kg/d of milk yield, were blocked and randomly allocated to a sequence of treatments in a 4 × 4 Latin square experimental design. Treatments were obtained in a 2 × 2 factorial arrangement, as follows: 1) Control (CONT), basal diet without exogenous enzymes; 2) Fibrolytic enzyme (FIB), provision of Fibrozyme® (batch#: 417990-2; Alltech, Nichollasvile, KY) at 1 g/kg of concentrate (51 IU of xylanase activity/kg diet DM); 3) Amylolytic enzyme (AMY), provision of AmaizeTM (batch#: 432715-1; Alltech) at 0.66 g/kg of concentrate (203 FAU/kg diet DM); and 4) Fibrolytic enzyme plus amylolytic enzyme (FIB+AMY), enzymes added at the same rate in FIB and AMY treatments. The enzymes were applied to meet the intake of 12 and 8 g/cow/day of Fibrozyme® and AmaizeTM, respectively. Enzymes products were added to concentrate during its preparation (once a week). Enzymes no effects on intake and digestibility of nutrients. However, there was FIB and AMY interaction effect on selection index of particle size between 19 and 8 mm. Amylolytic enzyme increase selection index of particles with 19 and 8 mm, only treatments without FIB. Furthermore, AMY decreased the sorting for feed with particle size greater than 19 mm. There was FIB and AMY interaction effect on butyric acid concentration. Amylolytic enzyme increased on butyrate concentrations in cows treated with fibrolytic enzyme. Fibrolytic and amylolytic enzyme interaction effect tended on N excreted in milk, in which FIB decrease N excreted in milk only on animals non-treated with AMY. Whereas AMY reduced urinary N excretion. There was interaction effects of fibrolytic and amylolytic enzymes on cholesterol concentration and the enzymatic activity of AST and GGT. The fibrolytic enzyme reduced cholesterol concentration and increased GGT enzyme activity in animals not treated with amylolytic enzyme. There was FIB and AMY interaction effect on lactose and protein production. Fibrolytic enzyme decreased lactose and protein production, only on animals non-treated with AMY. Exogenous enzymes had no impact on milk production of dairy cows. Enzymes exogenous affected on particle size greater, ruminal fermentation and milk composition. This study did not show evidences that fibrolytic and amylolytic enzymes can alter total tract nutrient digestibility and performance of mid-lactating cows.

A contaminação de ambientes aquáticos por metais pesados é uma ameaça cada vez mais presente em muitos ecossistemas, especialmente próximo a áreas industriais e urbanas. Utilizando a capacidade que os fungos têm de biosorver metais pesados alguns pesquisadores preocupados com esse problema, começaram a estudar técnicas de biorremediação usando microrganismos, dentre eles os fungos. Essa técnica consiste em remover íons tóxicos do ambiente com o auxílio de organismos vivos. Porém, esses íons promovem a formação de espécies reativas de oxigênio (ROS), as quais estimulam a produção de enzimas responsáveis por sua desintoxicação, dentre elas as peroxidases, superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT), glutationa redutase (GR), guaiacol peroxidase, e outras. Este trabalho teve como proposta estudar variações nas enzimas antioxidantes em resposta à administração do Cd em uma linhagem do fungo Aspergillus nidulans (MSE), por possuir marcadores em todos os cromossomos e ser considerada um modelo de estudos genéticos. Paralelamente, uma linhagem mutante denominada CadG1 foi selecionada por ser tolerante ao Cd e incluída nos estudos de resposta ao Cd. Foram estudadas as respostas antioxidantes destas linhagens na presença do Cd. O primeiro propósito foi conhecer o comportamento enzimático da linhagem MSE em resposta ao Cd, e para isso foi realizado um experimento básico dividido em duas partes; a primeira envolvendo a determinação de peso seco e a segunda com o propósito de estudar as atividades enzimáticas, nas concentrações de 0, 0,005, 0,01, 0,025 e 0,05 mM de CdCl2, e períodos de tempo de 6, 9, 12 e 24 horas, a partir de um crescimento de 12 horas em meio completo (MC). O segundo propósito do trabalho consistiu numa comparação entre a linhagem MSE, previamente caracterizada, e a linhagem mutante resistente ao Cd (CadG1), utilizando-se concentrações de 0, 0,05, 0,025 e 0,05 CdCl2, pelo período de 24 horas. A linhagem MSE apresentou resposta positiva para as enzimas CAT e GR com o aumento do Cd, a enzima SOD apresentou um aumento não significativo e ainda, houve uma redução significativa na quantidade total de proteínas na concentração de 0,05 mM. O período de tempo que melhor expressou a resposta enzimática ao Cd foi de 24 horas. A linhagem CadG1, tolerante ao Cd, mostrou um aumento de 3,6 vezes na enzima GR, enquanto a MSE aumentou em 2 vezes, no mesmo experimento. Houve uma resposta negativa da CadG1 em relação ao aumento do Cd para a enzima CAT, e não houve resposta significativa para a SOD. Ambas as linhagens não apresentaram a enzima guaiacol peroxidase, tanto no controle como na presença do Cd. Os resultados obtidos sugerem que na linhagem mais sensível ao Cd, a MSE, este metal induziu a formação de peróxido de hidrogênio e, por conseqüência, induziu a atividade de CAT e, em menor escala, a GR. Na linhagem mais tolerante, a CadG1, o mecanismo principal de resposta antioxidante foi a enzima GR, sugerindo que ocorreu eliminação de ROS por meio da glutationa reduzida. / The contamination of aquatic environments by heavy metals has became a serious threat to distinct ecossystems, particularly those nearby urban and industrial areas. Based on the ability of fungi to uptake heavy metals from the environment, research has been focused on bioremediation techniques involving microrganisms such as fungi. Such technique involve the removal of toxic ions from the environment by living organisms. These toxic ions can induce the formation of reactive oxygen species (ROS), which can stimulate enzymes such as, peroxidases, superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione reductase (GR), guaiacol peroxidase, among others, that involved in the defense system. The aim of this work was to study the response of antioxidant enzymes of Aspergillus nidulans to Cd exposure. The strain used was the MSE which contains several markers in all cromossomes and has been studied in detail. A Cd-resistant strain, denominated CadG1, was isolated and also used in this study. The first aspect studied was the enzimatic response of the strain MSE to Cd exposure. Initially, the dry weight was determined for MSE in the presence of Cd. After initial growth for 12 h in complete medium, MSE was further grown in the presence of varying concentrations of CdCl2 (0, 0.005, 0.01, 0.025 and 0.05 mM) for 6, 9, 12 and 24 hours. The activities of antioxidant enzymes were analysed in the different treatments. In a separate experiment using 0, 0.05, 0.025 and 0.05 mM CdCl2 for 24 h, the responses of MSE and CadG1 to Cd exposure were compared. MSE exhibited increased CAT and GR activities in response to Cd, whereas SOD also exhibited some increase in activity, but not significant. Soluble protein content was also shown to be reduced in 0.05 mM CdCl2 treatment. The 24 h CdCl2 treatment was shown to be effective to analysed the response to Cd stress. The Cd-resistant CadG1 strain exhibited a 3.6-fold increase in GR activity, while in MSE the increase was in the range of 2-fold. For CAT a negative response was observed for CadG1 whereas for SOD a significant change in activity was not observed. In both, MSE and CadG1 strains, the activity of guaiacol peroxidase was not observed. The results suggest that Cd induces the formation of hydrogen peroxide in MSE, inducing CAT activity and to a lesser extent, GR activity. However, for the Cd-resistant CadG1 strain, the main effect was observed for Gr activity, which was enhanced, suggesting that in this mutant the dismutation of ROS is mainly due to the mechanism involving GR and reduced glutathione.

NADPH, tiorredoxina e tioredoxina redutase compõem o sistema tiorredoxina, estão envolvidos na redução de ligações específicas de dissulfetos que desempenham um grande número de funções biológicas, tais como: síntese de DNA, defesa contra o estresse oxidativo, apoptose e sinalização redox. Tem sido demonstrado que as interações tioredoxina redutase-tiorredoxina são espécies específicas, sendo assim, investigamos aqui a especificidade dos substratos da tioredoxina redutase 2 mitocondrial (ScTrxR2) de Saccharomyces cerevisiae frente a outras tioredoxinas. ScTrxR2 especificamente reduziu as tiorredoxinas de levedura (tiorredoxina 1 = ScTrx1, tiorredoxina 2 = ScTrx2 e tiorredoxina = ScTrx3), mas não conseguiu reduzir a tiorredoxina de Homo sapiens e a de Escherichia coli. Além disso, ScTrxR2 exibiu eficiência catalítica semelhante para ScTrx3, que está localizado na mitocôndria e ScTrx1 e ScTrx2 que estão localizadas no citosol. Para compreender as características deste fenômeno, resolvemos a estrutura cristalográfica da ScTrxR2 a 1,9 Å de resolução por meio de substituição molecular utilizando as coordenadas de ScTrxR1 (PDB Id = 3ITJ) como modelo (Oliveira et al., 2010). A ScTrxR2 é uma proteína de dois domínios (domínio de ligação do NADPH e domínio de ligação do FAD). As tiorredoxinas redutases de baixo peso molecular podem adotar duas conformações: flavina oxidada (FO) e flavina reduzida (FR), estando esta última envolvida na interação física com as tiorredoxinas. A estrutura cristalográfica da ScTrxR2 obtida por nós está na conformação FO. Posteriormente, modelamos a conformação FR (Flavina reduzida) da ScTrxR2, a partir da estrutura do cristal na conformação FO, e utilizando a estrutura cristalográfica da tiorredoxina redutase de E. coli complexada com a tiorredoxina (PDB 1F6M). Pela análises dessas estruturas, levantamos hipóteses de que alguns resíduos de aminoácidos podem estar envolvidos nas interações espécie-específicas entre tiorredoxina redutase e tiorredoxina. Com isso, geramos mutantes sítio dirigidos das Trx de levedura e da ScTrxR2 e através de ensaios enzimáticos e bioquímicos com estas proteínas mutantes estamos testando as hipóteses levantadas sobre possíveis amino ácidos envolvidos em interações entre tiorredoxina e tiorredoxina redutase / NADPH, thioredoxin and thioredoxin reductase, comprising the thioredoxin system, are involved in the reduction of specific disulfides linkages that play a large number of biological roles, such as: DNA synthesis, defense against oxidative stress, apoptosis and redox signaling. It has been shown that thioredoxin reductase-thioredoxin interactions are species-specific, therefore we have investigated here the substrate specificity of mitochondrial Thioredoxin reductase 2 (ScTrxR2) from Saccharomyces cerevisiae towards other thioredoxins. ScTrxR2 specifically reduced yeast thioredoxins (thioredoxin 1 = ScTrx1, thioredoxin 2 = ScTrx2 and thioredoxin = ScTrx3), but failed to reduce thioredoxin from Homo sapiens and from Escherichia coli. Furthermore, ScTrxR2 displayed similar catalytic efficiency towards ScTrx3, which is located in the mitochondria and ScTrx1 and ScTrx2 that are located in the cytosol. To understand the features of this phenomenon, we have solved the crystallographic structure of ScTrxR2 at 1,9Å resolution through molecular replacement using ScTrxR1 as search model (Oliveira et al., 2010)1. ScTrxR2 is a two-domain protein (NADPH and FAD binding domains). Low molecular weight thioredoxin reductases can adopt two conformations: flavin oxidized (FO) or flavin reduced (FR), the late one physically interacts with thioredoxins. Our ScTrxR2 crystal structure is in the FO conformation. Therefore, we have modeled the ScTrxR2 FR (Flavin reduced) conformation from our FO crystal structure and using the E. coli thioredoxin reductase crystallographic structure complexed with thioredoxin (PDB code 1F6M). Then, we have raised hypothesis that some amino acid residues that may be involved in the thioredoxin reductase-thioredoxin interactions. Next, site-directed mutants of yeast Trxs and ScTrx2 were generated. Through enzymatic and biochemical assays with these mutant proteins we are testing the hypothesis generated by structural analysis

Sabe-se que as águas residuárias, contendo elevadas concentrações de lipídios, causam problemas às unidades convencionais de tratamento podendo gerar lodo altamente biodegradável e sistemas com baixos rendimentos na remoção da matéria orgânica. Com o intuito de estudar a possibilidade de se obter eficiências maiores de remoção de matéria orgânica no tratamento de águas residuárias com elevados teores de lipídios, empregou-se na presente pesquisa processo alternativo de tratamento denominado de sistema combinado, composto de um reator enzimático (R1) e de um reator de lodos ativados (R2). Visando realizar a pré-hidrólise dos lipídios afluentes, o reator enzimático, contendo a enzima lipase LIPOLASE 100T, imobilizada em suporte de polietileno, foi instalado antecedendo o reator de lodos ativados. Paralelamente, foi construída outra unidade de lodos ativados (Rc) similar a primeira, porém sem o reator enzimático acoplado, denominada sistema de controle, visando possibilitar a comparação dos resultados obtidos. A unidade experimental foi operada durante 94 dias, em regime contínuo com a temperatura em torno de 30ºC. Os reatores de lodos ativados, R2 e Rc, foram operados, cada, com TDH de 8 horas e vazão de 3,4 L/dia. As eficiências médias de remoção de DQO bruta obtidas foram respectivamente de 85% e 79% para os sistemas combinado e de controle. A eficiência média de remoção de óleos e graxas do sistema combinado foi de 91%, enquanto que para o sistema de controle a eficiência média foi de 84%. Assim, os resultados obtidos no presente trabalho, demonstraram que as vantagens obtidas com o emprego do sistema combinado proposto, sob as condições específicas da presente pesquisa, foram significativas. / The wastewaters containing high concentrations of lipids, cause problems to the conventional units of treatment being able to produce highly biodegradable sludge and systems with low organic matter removal. In order to study the possibility of obtaining high efficiencies of organic matter removal in the treatment of wastewater with high contents of lipids, it was used in the present research an alternative procedure of treatment named combined system, composed of an enzymatic reactor (R1) and an activated sludge reactor (R2). In order to achieve the pre-hydrolysis of the affluent lipids, the enzymatic reactor, containing the lipase enzyme LIPOLASE 100T immobilized in polyethylene support, was installed preceding the activated sludge. Parallely, it was built another unit of activated sludge (Rc) similar to the first, but without the enzymatic reactor coupled, named control system, in order to enable the comparisons of the results obtained. The experimental unit was operated during 94 d, in continuous operation, with the temperature around 30°C. The activated sludge reactors, R2 and Rc, were operated, respectively, with hydraulic time residence of 8 h and flow rate of 3,4 L/d. The average efficiencies of removal raw COD obtained were respectively, of 85% and 79% for the combined and control systems. The average efficiency of removal of oil and greases of the combined system was of 91%, while for the control system the average efficiency was of 84%. So, the results obtained in this present work, showed that the advantages obtained with the use of the proposed system, under the specific conditions of the present research, were significant.

Orientador: Flavia Maria Netto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-24T21:18:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pessato_TassiaBatista_M.pdf: 1693373 bytes, checksum: c84093b37be90c1b31ce17c6722db6a1 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O leite bovino é um dos alimentos mais alergênicos na primeira infância, sendo as caseínas e as duas principais proteínas do soro - ?-lactoalbumina (?-La) e ?-lactoglobulina (?-Lg) - os principais alérgenos. A hidrólise enzimática reduz a antigenicidade de proteínas e pode ser realizada com enzima livre ou imobilizada. A enzima imobilizada não requer inativação ao final da hidrólise, sendo retirada por filtração enquanto que a enzima livre precisa ser inativada, geralmente por aquecimento, para interromper a reação. Diferenças na atividade catalítica e de inativação podem acarretar em características diferentes dos hidrolisados formados. O objetivo desse trabalho foi avaliar os efeitos da hidrólise do isolado proteico de soro de leite bovino (IPS) com Alcalase livre (AL) e imobilizada em glioxil-agarose (AIm) nas características dos hidrolisados e na detecção de ?-La e ?-Lg por teste ELISA. As melhores condições de hidrólise do IPS com AL ou AIm foram estabelecidas por delineamento composto central rotacional (DCCR) 22. As variáveis independentes foram pH (7,0 a 9,0) e temperatura (45 a 65°C), a variável dependente foi grau de hidrólise (GH), determinado pelo método de pH-stat. Os hidrolisados foram caracterizados quanto ao perfil de hidrofilicidade por cromatografia líquida de alta eficiência de fase reversa (CLAE-FR) e, as análises posteriores, foram realizadas em hidrolisados tanto com AL (HAL) quanto com AIm (HAIm) obtidos em três condições de hidrólise. O perfil de massa molecular (MM) foi avaliado por cromatografia líquida de alta eficiência de exclusão molecular (CLAE-EM) e eletroforese (SDS-PAGE e SDS-PAGE/Tricina). A agregação dos hidrolisados foi estimada por turbidez e hidrofobicidade superficial (S0) e a detecção dos alérgenos foi realizada pelo método de Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) utilizando kits comerciais. Sob as mesmas condições de hidrólise, os valores de GH obtidos nos ensaios do DCCR com a AIm (9,5 a 22,2 %) foram, menores do que os obtidos com a AL (18 a 24 %), possivelmente em função de impedimentos estéricos resultantes da imobilização. As melhores condições de hidrólise do IPS com AIm, dentro das faixas de pH e temperatura estudadas, foram obtidas em temperaturas acima de 60°C. O DCCR com a AL não resultou em modelo devido à pequena variação dos resultados entre os ensaios. Os perfis cromatográficos (CLAE-FR) dos HAIm apresentaram mais picos na região de baixa hidrofilicidade do que os HAL. Os HAIm apresentaram peptídeos de MM maiores que os HAL, o que está relacionado aos menores GH produzidos com a AIm. Os HAL apresentaram menores valores de S0 que os HAIm, sugerindo a ocultação de sítios hidrofóbicos no interior dos agregados. As análises de turbidez em diferentes solventes mostraram que interações hidrofóbicas, pontes de hidrogênio e pontes dissulfeto são as principais forças envolvidas na formação dos agregados. A hidrólise com AL e AIm diminuiu significativamente a detecção das proteínas alergênicas. A detecção dessas proteínas foi maior nos HAIm devido, possivelmente, aos menores GH desses hidrolisados. Porém, os resultados sugerem que as características dos hidrolisados resultantes das condições de hidrólise e a formação de agregados estabilizados por diferentes interações também tiveram efeito na detecção dos alérgenos / Abstract: Cow's milk is one of the most allergenic foods in infancy, with the two major caseins and whey proteins - ?-lactalbumin (?-La) and ?-lactoglobulin (?-Lg) - the main allergens. Enzymatic hydrolysis considerably reduces the antigenicity of proteins, and can be performed with free or immobilized enzyme. The immobilized enzyme does not require inactivation at the end of hydrolysis and can be removed by filtration, while the free enzyme must be inactivated, usually by heating, to stop the reaction. Differences in catalytic activity and inactivation may result in hydrolysates with distinct characteristics. The objective of this study was to evaluate the effects of hydrolysis of whey protein isolate (WPI) with free Alcalase (AL) and Alcalase immobilized on glyoxyl agarose (Alm) on the characteristics of hydrolysates and detection of ?-La e ?-Lg by ELISA test. The best conditions for the hydrolysis of WPI using AL or Alm were established by 22 central composite rotational design (CCRD). The independent variables were pH (7.0 and 9.0) and temperature (45 to 65 °C), whereas the dependent variable was the degree of hydrolysis (DH) determined by the pH-stat method. All hydrolysates were characterized for the hydrophilicity profile by reverse phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC), and the subsequent analyses were performed in both hydrolysates by AL (HAL) and Alm (HAlm) from three conditions of hydrolysis. The molecular weight profile (MW) was assessed by size exclusion high performance liquid chromatography (SE-HPLC) and electrophoresis (SDS-PAGE and SDS-PAGE/Tricine). The aggregation of hydrolysates was estimated by turbidity and surface hydrophobicity (S0) and the allergens ?-La and ?-Lg in the hydrolysates were detected by the Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) method using commercial kits. Under the same hydrolysis conditions, the DH values obtained with the Alm as defined by CCRD (9.5 to 22.2%) were lower than the values found for AL (18 to 24%), possibly due to the steric hindrance resulting from immobilization. The best conditions for hydrolysis of WPI by Alm within the pH and temperature ranges of this study were found at temperatures above 60 °C. The CCRD with the AL did not provide a model due to the little variation between trials. The chromatographic profiles (RP-HPLC) of HAlm exhibited more peaks in the hydrophilic low-complexity region than HAL. HAlm showed peptides with higher MW than HAL, which is related to the lower DH produced with Alm. The HAL had lower S0 values than HAlm, suggesting the hiding of hydrophobic sites in the interior part of the aggregates. The turbidity analyses showed that hydrophobic interactions, hydrogen bonds, and disulfide bonds were the main forces involved in the formation of aggregates. The hydrolysis with AL and Alm significantly decreased the detection of the allergenic proteins, which was higher in HAlm probably due to the lower DH of these hydrolysates. However, the results suggested that the characteristics of the hydrolysates resulting from the conditions of hydrolysis, and the formation of aggregates stabilized by different interactions also had an effect on the detection of allergens / Mestrado / Nutrição Experimental e de Alimentos / Mestra em Alimentos e Nutrição

Orientadores: Florencia Cecilia Menegalli, Franciele Maria Pelissari Molina / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-25T00:00:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tibolla_Heloisa_M.pdf: 30429584 bytes, checksum: 643238deef75b3825c3b74575e11f722 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A presente dissertação objetivou estudar o potencial da técnica de hidrólise enzimática na produção de nanofibras de celulose (NFCs) a partir da casca de bananas verdes da variedade "Terra" (Musa paradisiaca). Na primeira etapa do trabalho, o farelo da casca da banana foi caracterizado com base em suas propriedades físico-químicas, funcional e estrutural. Na segunda etapa, testou-se combinações de tratamentos (químico, hidrólise enzimática e tratamento mecânico) para isolar nanofibras de celulose. Na terceira etapa do trabalho avaliou-se a influência das condições de processo (pH, temperatura, concentração de enzima e concentração de substrato) na hidrólise enzimática com xilanase. Os experimentos foram realizados empregando-se um planejamento fatorial fracionado 24-1 com três pontos centrais. As NFCs foram caracterizadas quanto ao diâmetro, distribuição do comprimento, potencial zeta, grupos funcionais por FTIR, cristalinidade por difração de raios-X (DRX), concentração de NFCs produzidas e característica morfológica por microscopia eletrônica de transmissão (MET). A quarta e última etapa, foi realizada com o intuito de estudar a adição de mais uma hidrólise enzimática, usando o complexo celulolítico, na produção de NFCs. O farelo apresentou uma estrutura irregular, com teor de celulose de 7,5% e índice de cristalinidade de 15%. A presença de componentes amorfos (hemicelulose e lignina) foi constatada no farelo através da análise de grupos funcionais. Como resultados da segunda etapa, foram obtidas partículas de celulose em dimensões micro e nanométricas, evidenciando que o tratamento com potencial para produzir NFCs foi o branqueamento do farelo com KOH 5%, hidrólise enzimática com xilanase e celulase e após, desintegração das fibrilas com homogeneização mecânica, obtendo-se partículas com diâmetro médio de 14,9 nm. Na terceira etapa da pesquisa, as imagens da microscopia confirmaram que o tratamento com a enzima xilanase foi eficaz no isolamento de fibras de celulose na escala nanométrica. O diâmetro médio apresentado pelas mesmas foi de 8,8 nm. Em água neutra, as suspensões de nanofibras apresentaram potencial zeta alto e negativo, na faixa de -22,8 e -29,5, o que minimiza as interações que levam à formação de agregados de nanofibras, colaborando para a formação de uma suspensão coloidal mais estável. O índice de cristalinidade do farelo foi de 15,0% e das nanofibras variou entre 48,5 e 61,0%, demonstrando que o tratamento utilizado promoveu a remoção das frações amorfas. Os resultados obtidos a partir do planejamento fatorial mostrou que a enzima xilanase opera sobre o isolamento do NFCS em uma ampla faixa de condições do processo, dentro do intervalo de estudo. Os resultados encontrados na quarta etapa demonstraram que as cadeias de celulose das nanofibras foram reduzidas à monômeros de açúcares, principalmente glicose, visto que o complexo celulolítico atua de forma sinérgica na degradação total da celulose. O farelo da casca de banana é um resíduo agroindustrial com potencial uso para produção de nanopartículas. A hidrólise enzimática com xilanase mostrou-se ser uma técnica promissora na produção de nanofibras de celulose com alto desempenho como material de reforço em compósitos, sendo desnecessária a realização de um tratamento com a enzima celulase / Abstract: This dissertation aimed to study the potential use of the technique of enzymatic hydrolysis in the production of cellulose nanofibers (CNFs) from peel unripe bananas of the variety "Terra" (Musa paradisiaca). In the first stage of the work, the bran of the peel banana was characterized on the basis of their physicochemical, structural and functional properties. In the second stage, to isolate cellulose nanofibers, we tested combination of treatments (chemical, enzymatic hydrolysis and mechanical treatment). In the third stage of the study was evaluate the influence of process conditions (pH, temperature, enzyme concentration and substrate concentration) on enzymatic hydrolysis with xylanase. The experiments were performed employing a fractional factorial design 24-1 with three center points. The NFCS were characterized by diameter, length distribution, zeta potential, functional groups by FTIR, crystallinity by X-rays diffraction (XRD) and morphology features by transmission electron microscopy (TEM). The fourth and final stage was performed in order to study the efficiency of further enzymatic hydrolysis using cellulolytic complex to produce NFCS. The bran presented an irregular structure, with amount of cellulose of 7.5% and the crystallinity index of 15%. The presence of amorphous components (hemicellulose and lignin) was noted in the bran by functional groups analysis. As a result of the second stage, cellulose particles in micro and nanometric dimensions were obtained, indicating that the treatment with the potential to produce NFCS was bleaching bran with KOH 5%, enzymatic hydrolysis with cellulase and xylanase and after mechanical homogenization for disintegration of the fibrils, yielding particles with an average diameter of 14.9 nm. In the third step of research, the images of the microscope confirmed that the treatment with enzyme xylanase was effective in the isolation of cellulose fibers in the nanoscale. The average diameter presented by the same was 8.8 nm. In neutral water, suspensions of nanofibers showed high and negative zeta potential in the range of -22.8 and -29.5, which minimizes the interactions that lead to the formation of aggregates of nanofibers, contributing to the formation of a colloidal suspension more stable. The crystallinity index of the bran was 15.0% and the nanofibers was between 48.5 and 61.0%, demonstrating that the treatment promoted the removal of the amorphous fractions. Results obtained from the factorial design showed that xylanase enzyme operates on the isolation of the NFCS in a wide range of process conditions, within the evaluated range. The results found in the fourth step showed that the cellulose chains of the nanofibers were reduced to monomers sugars, especially glucose, since the cellulolytic complex acts synergistically in overall degradation of cellulose. The bran banana peel is an agricultural waste with potential use for production of nanoparticles. The enzymatic hydrolysis with xylanase was shown to be a promising technique for producing cellulose nanofibers with high performance as reinforcing material in composites, due to its ability to make it unnecessarily performing a treatment with cellulase enzyme, which was detrimental to the formation of NFCS / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestra em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Aline Carvalho da Costa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T15:06:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tome_JoseAugustoTravassosRios_M.pdf: 4646374 bytes, checksum: 2f87d48a0762211d0b01d5b50af6cc6e (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Biomassas de diversos tipos têm sido investigadas, ao redor do mundo, como matérias-primas para a produção de etanol de segunda geração, uma vez que esse é um biocombustível com grande potencial para substituir parte significativa dos combustíveis fósseis, refletindo em inúmeros benefícios sociais, ambientais e econômicos para a sociedade. No Brasil, o interesse pela palha de cana-de-açúcar tem aumentado nos últimos anos, uma vez que a estimativa de demanda por biomassa indica que a quantidade de bagaço, principal biomassa estudada nos últimos anos, não será suficiente. Neste trabalho investigou-se o pré-tratamento da palha de cana-de-açúcar por explosão com vapor visando maior rendimento e seletividade no fracionamento dos seus principais constituintes, além de maior conversão da celulose numa subsequente etapa de hidrólise enzimática. Foi empregado na primeira etapa de experimentos um planejamento fatorial fracionado para avaliar os efeitos das variáveis tempo, pressão, umidade e concentração de catalisador. Na segunda etapa do trabalho as variáveis tempo, pressão e catalisador foram investigadas através de um delineamento composto central rotacional (DCCR) para identificar as regiões ótimas de processo por meio das superfícies de resposta. Dentro das condições investigadas os resultados obtidos demonstram que a palha de cana-de-açúcar é uma biomassa com grande potencial de aproveitamento para produção de etanol de segunda geração e o pré-tratamento por explosão com vapor é adequado para o seu processamento. Rendimento máximo de glicose na ordem de 78% foi alcançado após etapas de pré-tratamento (16 kgf/cm², 8 min, 2,1% m/m SO2) e hidrólise enzimática (8% TS, 2 FPU/gTS, 48 h) / Abstract: Many different kinds of biomass have been investigated worldwide, as raw materials for the second generation ethanol production, since this is a biofuel with wide potential to replace a significant fraction of fossil fuels, reflecting numerous social, environmental and economical benefits for society. In Brazil, the interest in sugarcane straw has increased in recent years, as the estimated demand for biomass indicates that the amount of sugarcane bagasse, the main biomass studied in recent years, will not be enough. In this work, the steam explosion pretreatment of sugarcane straw was investigated to enhance the yield and selectivity in the fractionation of the main biomass constituents, as well as to enhance the cellulose conversion in a subsequent enzymatic hydrolysis process. In the first step a fractional factorial design was performed to study the effect of the factors time, pressure, humidity and catalyst concentration on the response variables. In the second step of the work the factors time, pressure and catalyst were investigated using a central composite design (CCD) to identify the optimal operational process regions through response surfaces. Within the investigated conditions the results obtained demonstrate that the sugarcane straw is a great potential biomass for second generation ethanol production and steam explosion pretreatment is suitable for this processing. Maximum glucose yield around 78% was achieved after pretreatment at 16 kgf /cm ², 8 min and using 2.1% SO2 as catalyst, followed by enzymatic hydrolysis at 8% (w/w) solids, 2 FPU cellulase / g pretreated straw after 48 h / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Aline Carvalho da Costa, Sarita Cândida Rabelo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T22:23:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cesario_AndreLuisLovizotto_M.pdf: 1900917 bytes, checksum: 0fed327fc6c7f68693cf8ad1e5f28b1c (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O grande desafio para a produção de etanol de segunda geração está em produzir, eficientemente, um hidrolisado rico em açúcares que possa ser fermentado para produção de etanol. Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência do tamanho de partícula nas etapas de pré-tratamento e hidrólise enzimática do bagaço de cana. Também foram estudadas diferentes condições de pré-tratamento com ácido sulfúrico diluído com o objetivo de avaliar a solubilização dos componentes da biomassa e a recuperação dos açúcares no licor. A eficiência de cada condição de pré-tratamento foi avaliada através da liberação de açúcares na hidrólise enzimática. Foi observado que a temperatura teve grande influência na solubilização das hemiceluloses no pré-tratamento, alcançando o máximo de 87% a 140°C por 30 minutos. Nesta mesma condição, também foi observado o rendimento máximo de pentoses no licor, sendo de 77%. Não foi observada influência do tamanho de partícula no pré-tratamento, uma vez que os valores obtidos de solubilização e rendimentos foram semelhantes para as diferentes granulometrias, avaliadas em uma mesma condição. A avaliação da eficiência do pré-tratamento na hidrólise enzimática mostrou que as condições de pré-tratamento mais severas (as que removeram maiores quantidades de hemiceluloses) resultaram em maiores conversões à glicose, sendo o máximo alcançado de conversão de celulose de 55% e um rendimento global de 44% para o material pré-tratado a 140°C, 30 minutos com concentração de sólidos de 10% (m/v) na hidrólise. Também não foi observada influência do tamanho de partícula nesta etapa, uma vez que os rendimentos obtidos foram semelhantes para as diferentes granulometrias. Sendo assim, foi determinado que o tamanho de partícula, na faixa avaliada no presente trabalho, não exerceu influência no pré-tratamento com ácido sulfúrico diluído e hidrólise enzimática, o que não demonstra a necessidade de reduzir o tamanho de partícula do bagaço. A melhor condição de pré-tratamento apresentou eficiente remoção das hemiceluloses e consequente recuperação de xilose no licor, porém a conversão da celulose na hidrólise enzimática não apresentou grande efetividade / Abstract: The main challenge for second generation ethanol production is to produce, effectively, a hydrolyzate rich in sugars that can be fermented to produce ethanol. This study aimed to evaluate the influence of particle size on pretreatment and enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse. Different conditions of dilute acid pretreatment were studied to evaluate biomass solubilization and sugars recovery in the liquor. The efficiency of each pretreatment condition was evaluated by the release of sugars after enzymatic hydrolysis. It was observed that the temperature had a great influence on the hemicelluloses solubilization in the pretreatment, reaching a maximum of 87% at 140°C for 30 minutes. The maximum xylose yield was observed on the same condition (77 %). No influence of particle size in the pretreatment was observed, since the values of solubilization and yields were similar for the different particle sizes evaluated in the same condition. The most severe conditions of pretreatment (highest hemicelluloses solubilization) resulted in higher conversion to glucose, in which the maximum cellulose conversion was 55% and overall yield of 44 % for the material pretreated at 140°C for 30 minutes when the solids concentration in hydrolysis was 10% (w/v). No influence of particle size was observed at this step, since the yields were similar for the different particle sizes. Thus, it was determined that the particle size in the range evaluated in this study did not influence the dilute sulfuric acid pretreatment and enzymatic hydrolysis, which shows that there is no need for the particle size reduce of bagasse. The best pretreatment condition showed efficient removal of hemicelluloses and subsequent recovery of xylose in the liquor, but the conversion of cellulose in the enzymatic hydrolysis did not show great effectiveness / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T01:55:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrade_LilianePires_M.pdf: 2414568 bytes, checksum: edd69b0480cfd867aa41722490fde9b1 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: No cenário mundial atual, a procura por combustíveis e outros químicos desenvolvidos a partir de tecnologias sustentáveis tem se tornado uma demanda crescente. Neste contexto, diversas biomassas são investigadas ao redor do mundo, como matérias-primas para a produção de etanol de segunda geração que é considerado um biocombustível com grande potencial para substituir gradativamente os combustíveis fósseis. Estudos direcionados à produção de etanol celulósico demonstram que alterações simultâneas em importantes parâmetros, como tempo de pré-tratamento e teor de sólidos na hidrólise enzimática, influenciam diretamente no rendimento final do processo. O presente trabalho teve por objetivo estudar a influência da matéria-prima, por meio da coleta do bagaço de cana de açúcar em diferentes períodos da safra, no processo de produção de etanol. Para isso, foram avaliadas as etapas de pré-tratamento, hidrólise enzimática e fermentação com ênfase na otimização da hidrólise enzimática. A execução foi dividida em três etapas. Na primeira, o bagaço de cana foi submetido a diferentes tempos de pré-tratamento (severidades na faixa de 4,01 a 4,10) por explosão a vapor em escala piloto. Em seguida, a biomassa pré-tratada resultante foi hidrolisada enzimaticamente, utilizando teores de sólidos, nesta etapa, de 8% e 12%, 0,5% de surfactante (p/p-TS), baixa carga da enzima Cellic Ctec2 (5FPU/g-celulose), temperatura de 50ºC e tempo de 48h. A fermentabilidade dos caldos obtidos foi testada, usando-se a levedura Saccharomyces cerevisiae. A condição de pré-tratamento com severidade de 4,01 foi a que apresentou melhores resultados em todas as etapas e a escolhida para a continuidade deste trabalho. Na segunda etapa do trabalho, as variáveis teor de sólidos, carga enzimática e teor de surfactante da hidrólise enzimática foram investigadas através de um delineamento composto central rotacional (DCCR) para identificar as regiões ótimas de processo através das superfícies de resposta. Novamente a fermentabilidade dos caldos obtidos foi testada, usando-se a levedura Saccharomyces cerevisiae e suplementando o meio com melaço. Por meio da validação do modelo estatístico determinou-se a condição otimizada para realizar a hidrólise enzimática, 12% de teor de sólidos e 6 FPU/g-celulose de Cellic Ctec2. Na terceira etapa a variabilidade da matéria prima foi avaliada utilizando o pré-tratamento determinado na primeira etapa e a hidrólise otimizada na segunda. Foi possível concluir que as variações na composição do bagaço "in natura" não interferem no resultado final, que é a composição do caldo hidrolisado obtido, demonstrando que este é um processo com caraterísticas robustas, ou seja, que o resultado final não é influenciado pelas flutuações nas características da matéria-prima utilizada / Abstract: In the current global scenario, the demand for fuels and other chemicals developed from sustainable technologies has become an increasing demand. In this context, various biomasses are investigated around the world, as raw materials for the production of second generation ethanol, a biofuel that is regarded with great potential to gradually replace fossil fuels. Studies directed to produce cellulosic ethanol demonstrate that simultaneous changes in key parameters such as time of pre-treatment and solids content in the enzymatic hydrolysis directly influence the final yield of the process. The present work aims to study the influence of the raw material, through the gathering of sugarcane bagasse in different harvest periods in the ethanol production process. To that, the steps of pre-treatment, enzymatic hydrolysis and fermentation with emphasis on optimizing enzymatic hydrolysis were evaluated. This study was divided into three steps. In the first sugarcane bagasse was pretreated by steam explosion in pilot scale with different times of pretreatment (severities in the range of 4.01 to 4.10). Then, the resulting pretreated biomass was hydrolyzed enzymatically, using solids content of 8% and 12%, and 0.5% of surfactant (w / w, TS), low enzyme load Cellic Ctec2 (5FPU / g -cellulose), temperature of 50 ° C and time of 48 hours. The fermentability of the hydrolysates obtained was tested, using the Saccharomyces cerevisiae yeast. The condition of pretreatment severity of 4.01 showed the best results at throughout the process and it was chosen to continue this work. In the second step, enzymatic hydrolysis, the variables, solids content, enzyme loading and surfactant content were investigated using a central composite rotational design (CCRD) to identify the optimal process regions through response surfaces. Again fermentability of the hydrolysates obtained were tested using the Saccharomyces cerevisiae yeast and the medium was supplemented with molasses. By the statistical validation of the model, the optimized condition for enzymatic hydrolysis was determined, this is 12% solids and 6 FPU / g cellulose Cellic Ctec2. In the third step the raw material variability was evaluated by pretreatment determined in the first step and the optimized hydrolysis determined in the second step. It was concluded that variations in the composition of the sugarcane bagasse does not interfere in the final result, that is the composition of the hydrolyzate obtained, demonstrating that this is a robust process, ie, the result is not influenced by the variations in the characteristics of the used feedstock / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestra em Engenharia Química