Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The beginning of the 21st century has been characterized by a great interest about the use of renewable raw materials for the production of industrial feedstocks and technological products. This trend is followed by the concern about the huge amount of waste generated by the always increasing agricultural production. In this sense, the reuse of the residual rice husks (RH) of the rice production, which by inadequate management affects negatively the environment in several ways, can constitute an environmental solution and a source of income. In this work, it was used RH as a source of cellulose for the production of levulinic acid (AL), a versatile chemical intermediate with many industrial applications, produced usually via chemical synthesis. The cellulose hydrolysis in acidic medium releases glucose monomers, which by heating under pressure dehydrate and form the intermediary 5-hydroxymethyl-2-furfural (5-HMF) - that, in turn, degraded generating AL. For the AL production, a 1.00 g of RH previously comminuted, selected, washed and dried in an oven, was hydrolyzed with 10.0 mL of HCl 4.5% (v/v) or 4% H2SO4 (v/v) in a batch reactor under pressure (51 to 62 atm). The concentration of AL, as well as of 5-HMF, present in the acidic hydrolysate, were analyzed by HPLC-UV. The solid residue of the hydrolysis was characterized by SEM and FTIR. In order to evaluate the effect of the variables temperature, pressure and hydrolysis time on the yield of the process of AL production, two factorial designs were performed: one, for the process using HCl, and another for the process using H2SO4, keeping constant the mass of RH and the used acid volume. After optimization of the time, pressure and temperature of hydrolysis, it was studied the effects of the acid concentration and of the RH pre-treatment on the production of AL. It was investigated, therefore, the pre-treatment with hydrogen peroxide, sodium hypochlorite, oxalic acid, Soxhlet extraction in aqueous medium and Soxhlet extraction with a mixture of benzene-ethanol 1:1 (v/v). It was verified that the AL production is maximum when the hydrolytic process was carried out at temperatures 160 °C, under pressure of 53 atm and reaction time of 70 min. The best catalyst for the process was hydrochloric acid at a concentration of 4.5% (v/v). Among the pre-treatments applied to the RH, the Soxhlet aqueous extraction provided the best yield of AL (59.4%, w/w). / O início do século 21 tem se caracterizado por um grande interesse na utilização de matérias-primas renováveis para a produção de insumos e produtos tecnológicos. A esta tendência soma-se à preocupação com a enorme quantidade de resíduos gerada pela sempre crescente produção agrícola. Neste sentido, o aproveitamento das cascas residuais da produção de arroz (CA) - cuja disposição inadequada leva a prejuízos ao meio ambiente, de várias maneiras pode constituir uma solução ambiental e possível fonte adicional de renda. Neste trabalho utilizou-se a CA como fonte de celulose para o processo de produção de ácido levulínico (AL), intermediário químico muito versátil, com diversas aplicações industriais, produzido, em geral, via síntese química. A hidrólise da celulose em meio ácido leva à liberação de monômeros de glicose, que, por aquecimento à pressão, se desidrata e forma o intermediário 5-hidroximetil-2-furfural (5-HMF) que, por sua vez, se degrada gerando o AL. Para o processo de produção do AL, uma fração de 1,00 g de CA, previamente cominuída, selecionada, lavada e seca em estufa, foi hidrolisada com 10,0 mL de HCl 4,5% (v/v) ou de H2SO4 4% (v/v), em batelada, em reator à pressão (51 a 62 atm). A concentração de AL, bem como de 5-HMF, presente no hidrolisado ácido, foram analisadas por HPLC-UV. Já, o resíduo sólido da hidrólise foi caracterizado por meio de MEV e FTIR. Os efeitos da temperatura, pressão e tempo de hidrólise no processo de produção de AL foram avaliados através de planejamento fatorial utilizou-se metodologia de superfície resposta. Foram feitos dois planejamentos: um para o processo com HCl e outro para o processo com H2SO4, mantendo-se constantes a massa da CA e o volume de ácido utilizado. Após otimização do tempo, da pressão e da temperatura reacional, foram estudados os efeitos da concentração de ácido e do pré-tratamento inicial da CA na produção de AL. Foram investigados, assim, os prétratamentos com peróxido de hidrogênio, clorito de sódio, ácido oxálico, extração por soxhlet em meio aquoso e extração por soxhlet com mistura benzeno-etanol 1:1 (v/v). Verificou-se que a produção de AL é máxima quando o processo hidrolítico foi realizado em temperatura de 160 °C, sob pressão de 53 atm e tempo reacional de 70 min. O melhor catalisador para o processo foi o ácido clorídrico, na concentração de 4,5% (v/v). Entre os prétratamentos aplicados à biomassa, a extração aquosa da CA, em soxhlet, levou ao melhor rendimento em AL (59,4%, m/m).

Submitted by Luciana Sebin (lusebin@ufscar.br) on 2016-10-05T18:18:32Z No. of bitstreams: 1 DissJEE.pdf: 1528204 bytes, checksum: 6d68cdaca53fc414b35e667da7124251 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T14:00:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJEE.pdf: 1528204 bytes, checksum: 6d68cdaca53fc414b35e667da7124251 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-10-20T14:00:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissJEE.pdf: 1528204 bytes, checksum: 6d68cdaca53fc414b35e667da7124251 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-20T14:00:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissJEE.pdf: 1528204 bytes, checksum: 6d68cdaca53fc414b35e667da7124251 (MD5) Previous issue date: 2016-02-18 / Não recebi financiamento / The objective of this study was to evaluate the production of sugar cane syrups using enzymes of Saccharomyces cerevisiae from bakery yeast. The effect of theconcentration of yeast, reaction time and temperature for the hydrolysis of crystal sugar solution (VHP) in the physico-chemical properties and sucrose inversion rate were evaluated. Subsequently, the selected parameters were applied in order to hydrolyze sugarcane juice from three different seasons of the year. Finally, the optimized parameters were used to produce the syrups and their physico-chemical and sensory properties were compared to the syrup produced without sucrose hydrolysis. Physico-chemical analyzes showed percentage of total soluble solids (TSS), varying between 74.60 and 76.37%, reducing sugars (RS) between 12.00 and 27.54%, total reducing sugars (TRS) from 67.92 to 70.34%, pH between 4.95 and 4.97, sucrose inversion rate between 14.40 to 39.35%, water activity of 0.75 to 0.78 and instrumental color (L*, a*, b* parameters) from 21.50 to 24.61, 1.04 to 2.45, and 1.12 to 4.53, respectively. The attributes obtained from descriptive quantitative analysis (QDA) were color, brightness, sugarcane syrup and yeast aroma, sweet and acid taste, viscosity. The untreated syrup was the least preferred. Results indicate a viable and low cost solution for syrup production with a reducing sugar content of about 30%, ensuring a better stability in relation to sucrose crystallization, which is frequently associated as a negative aspect of product quality. / O objetivo desse estudo foi a produção de melado de cana-de-açúcar utilizando enzimas invertase das leveduras Saccharomyces cerevisiae (fermento de panificação) como agente de transformação. Avaliou-se o efeito da concentração da levedura, temperatura de reação e tempo da hidrólise da sacarose em solução de açúcar cristal VHP (Very High Polarization). Inicialmente foram selecionados parâmetros em caldos de cana em três épocas diferentes. Os melados foram então produzidos nas condições de hidrólise selecionadas e suas características físico-químicas e sensoriais foram avaliadas. Os resultados das análises físicoquímicas mostraram para sólidos solúveis totais (TSS), variação entre, 74,6 e 76,4%, açúcares redutores (A.R.), entre 12,00 e 27,5%, açúcares redutores totais (A.R.T.), de 67,9 a 70,3%, pH entre 4,95 e 4,97, grau de inversão de sacarose entre 14,4 a 39,3%, atividade de água (aw), de 0,75 a 0,78 e cor instrumental (parâmetros L, a* e b*) de 21,50 a 24,61, 1,04 a 2,45, e 1,12 a 4,53, respectivamente. Esta variação nos resultados das análises físico-químicas foi normal, por se tratar de amostras e momentos diferentes de processamento. Os atributos obtidos das análises descritivas quantitativas (ADQ) foram: cor, brilho, aroma de melado, aroma de fermento, gosto doce e ácido, viscosidade. Tem-se como meta fazer um melado de cana-de-açúcar com aproximadamente 30% de açúcares redutores fato que dificultaria a recristalização do produto acabado. Os resultados obtidos nesse estudo indicam uma solução viável e de baixo custo para a produção de melados de cana-de-açúcar com teor de açúcares redutores em torno de 30%, garantindo a qualidade do produto final.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2017-05-12T13:09:47Z No. of bitstreams: 1 DissTJB.pdf: 4566630 bytes, checksum: 5702ce61ab78e32583b82b3d119c75b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-18T20:28:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissTJB.pdf: 4566630 bytes, checksum: 5702ce61ab78e32583b82b3d119c75b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-05-18T20:28:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissTJB.pdf: 4566630 bytes, checksum: 5702ce61ab78e32583b82b3d119c75b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-23T18:32:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissTJB.pdf: 4566630 bytes, checksum: 5702ce61ab78e32583b82b3d119c75b6 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Não recebi financiamento / The use of eucalyptus kraft as biomass for an integrated production of sugars and new added-value products such as nanocellulose, stands out a potential strategy for the implementation of a forest biorefinary, that can contribute to the diversification of the paper and cellulose sector. In this process configuration, amorphous cellulose is converted into sugars that can be used for second generation ethanol (2G) production, leaving a residual fraction of nanocellulose that can be applied in various sectors as a high-value product. In this context, the objective of this study was to evaluate the viability of integration of 2G ethanol production with nanocellulose, using eucalyptus kraft pulp as raw material. In the enzymatic hydrolysis step, the experimental central composite design (CCRD) was used as a tool evaluate the effects of solids loading (SL) from 5 to 22% (w/v), and enzymatic loading (EL), from 3 to 17 mg protein/g of cellulose, on the glucose released and cellulose conversion. Glucose concentrations from 45 to 130 g/L with conversions from 40 to 95% were obtained after 24 hours of enzymatic hydrolysis. The validation of the statistical model was performed at SL 20% and EL 10 mg/g cellulose, defined using desirability function as the optimum condition for obtaining high concentrations of sugars associated with residual material to favor the production of nanocelulose. The sugars released using the selected optimum condition (134 g/L) were used to produce 2G ethanol by fermentation using Saccharomyces cerevisiae, resulting in 62.14 g/L ethanol after 8 h (yield 95.5%). For all of the conditions evaluated, the residual solids presented cellulose nanofiber (NFC) characteristics, according to analysis by Scanning Electron Microscopy with Field Emission (SEM - FEG). Nanocellulose presented crystallinity index between 76% and 83% with initial degradation temperature around 320ºC. The use of a temperature reduction strategy from 50 to 35 ° C after 24 hours of enzymatic hydrolysis allowed to obtain cellulose nanocrystals (NCC) after 144h reaction. The crystallinity index of this material confirmed the presence of highly crystalline cellulose with initial degradation temperature around 330°C. The NCC showed length of 260 nm and diameter 15 nm, with aspect ratio L/D 15. Such characteristics are adequate for application as reinforcement in polymeric materials. Finally, enzymatic hydrolysis experiments were made in a stirred tank reactor (5L) using SL of 10 and 15% and EL of 5 and 10 mg/g cellulose, in order to obtain the parameters required to scale-up. The impeller used was the up-pumping and down-pumping Elephants Ears. The rotation of 470 rpm, defined by performing mixing time test, was used to evaluate the power consumption and apparent viscosity during of hydrolysis reaction. The residual solids of the hydrolysis at 5L scale presented nanocelulose with similar characteristics to the smaller scale (100 mL). In conclusion, the results obtained here showed that the integration of the processes for nanocellulose and 2G ethanol production is very promising and could contribute to implementation of the forest biorefineries and diversification of cellulose and pulp sector. / A utilização da polpa de celulose de eucalipto como biomassa para produção integrada de açúcares fermentescíves e novos produtos de alto valor agregado, como a nanocelulose, se destaca como uma potencial estratégia para a implementação de biorrefinarias florestais, podendo contribuir para a diversificação do setor de papel e celulose. Nessa configuração de processo, enquanto a celulose amorfa é convertida a açúcares fermentescíveis que podem ser utilizados para a produção de etanol de segunda geração (2G), a fração residual de nanocelulose pode ser aplicada em diferentes setores, como um produto de alto valor agregado. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar a viabilidade de integrar a produção de etanol 2G com a produção de nanocelulose, utilizando como matéria-prima a polpa de celulose de eucalipto. Na etapa de hidrólise enzimática da celulose foi utilizado o planejamento experimental delineamento composto central rotacional (DCCR), para avaliar os efeitos do teor de sólidos (TS), de 5 a 22% (m/v), e carga enzimática (CE), de 3 a 17 mg de proteína/g de celulose, tendo como resposta concentração de glicose e conversão de celulose. Concentrações de 45 a 130 g/L glicose foram obtidas, com conversões de celulose variando de 40 a 95%, após 24 h de hidrólise. A validação do modelo estatístico foi realizada para a condição de TS 20% e CE 10 mg/g de celulose, definida com auxílio da função desirability como sendo a condição ótima para obtenção de altas concentrações de açúcares fermentescíveis, associadas a um material residual para favorecer também a obtenção de nanocelulose. Os açúcares liberados na condição validada (134 g/L) foram utilizados para a produção de etanol 2G pela levedura Sacharomyces cerevisiae, resultando em 62,14 g/L de etanol após 8 h (rendimento de 95,5 %). O sólido residual da hidrólise enzimática apresentou características de nanofibras de celulose (NFC), de acordo com a análise por Imagens de Microscopia Eletrônica de Varredura com Emissão de Campo (MEV – FEG). A nanocelulose resultante de todas as condições apresentou índice de cristalinidade entre 76 e 83% e temperaturas iniciais de degradação de aproximadamente 320ºC. A aplicação de uma estratégia de redução de temperatura de 50 para 35ºC após 24 h de hidrólise enzimática na condição de validação levaram a obtenção de nanocristais de celulose (NCC) após 144h de reação. O monitoramento do índice de cristalinidade deste material comprovou a presença de celulose altamente cristalina e com temperatura inicial de degradação em torno de 330°C. O NCC obtido apresentou comprimento de 260 nm, diâmetro de 15 nm e razão de aspecto L/D 15, características favoráveis para aplicação como reforço em materiais poliméricos. Por fim, foram realizados experimentos de hidrólise enzimática em biorreator de mistura (5L) para condições de TS 10 e 15% e CE 5 e 10 mg/g de celulose, visando à obtenção dos parâmetros para a análise do aumento de escala. Os impelidores usados foram do tipo orelhas de elefante com escoamento ascendente (EEUP) e descendente (EEDP). A rotação de 470 rpm, definida a partir da análise do tempo de mistura, foi utilizada para a determinação do consumo de potência e da viscosidade aparente no decorrer da hidrólise. O sólido residual da hidrólise na escala de 5L apresentou características de nanocelulose compatíveis com os resultados em menor escala (100 mL). Como conclusão, os resultados obtidos indicam que a integração dos processos de obtenção de etanol 2G e nanocelulose é bastante promissora e poderá contribuir para a implementação de biorrefinarias florestais e diversificação do setor de papel e celulose.

Submitted by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-06-01T13:37:05Z No. of bitstreams: 1 LIMA_Vitor_2016.pdf: 32934263 bytes, checksum: 69e1bbf4b33f79b2d38a4bf1801eb46c (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-06-01T13:37:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LIMA_Vitor_2016.pdf: 32934263 bytes, checksum: 69e1bbf4b33f79b2d38a4bf1801eb46c (MD5) / Approved for entry into archive by Milena Rubi (milenarubi@ufscar.br) on 2017-06-01T13:37:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LIMA_Vitor_2016.pdf: 32934263 bytes, checksum: 69e1bbf4b33f79b2d38a4bf1801eb46c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-01T13:37:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LIMA_Vitor_2016.pdf: 32934263 bytes, checksum: 69e1bbf4b33f79b2d38a4bf1801eb46c (MD5) Previous issue date: 2016-04-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The industrial waste usage for technological application has been gaining ground in different segments and applications. One of the prominent sectors is Material technology, where these residues can be used to obtain the raw material for obtaining polyols, which, later on, will be used in the process for obtaining polymeric materials or as fillers and reinforcement in thermoplastic polymeric materials. The cellulose, which is a natural polymer and the material generated in greater amounts in nature, is been used as a source of study and has several applications in materials, such as reinforcement, load or chemical surface modifications. The nanocellulose, which is obtained from different chemical, mechanical and biological processes, may be in the form of cellulose nanofibrils (NFCs), which are present in crystalline and amorphous regions along it, and cellulose nanocrystals (NCCs) where it reveals only the crystal region. The material in this work is malt bagasse, which is currently the waste generated in the beer industry by bulk and shows no alternative reuse and application in Material technology. It was determined the chemical composition of the fibers and applied chemical bleaching process to remove components such as lignin and hemicellulose in preparation of the fibers for obtaining nanocellulose through acid hydrolysis. Hydrolysis was performed using H2SO4 at two concentrations, 44% (w / w) and 64% (m / m), with the temperature at 40 ° C and 50 ° C for the samples subjected to the acid solution 44%, besides that, it was used 40 ° C, 50 ° C and 60 ° C for samples with 64% solution. For the samples 44/40 and 44/50 it were obtained NFCS and for the 64% the result obtained was NCCs. Natural and bleached fibers, along with nanocellulose, obtained through different concentrations of H2SO4 and temperature variations were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Atomic Force Microscopy (AFM), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), X-Ray Diffraction (X-RD) and Thermogravimetric Analysis (TGA). / A utilização de resíduos industriais para aplicação tecnológica vem ganhando espaço em diferentes segmentos e aplicações. Um dos setores de destaque é o de Ciência e Tecnologia em Materiais, onde, esses resíduos podem ser utilizados para a obtenção de matéria prima para obtenção de polióis que, posteriormente, serão utilizados no processo de obtenção de materiais poliméricos. Outra alternativa é a utilização destes resíduos como agentes de carga e reforço nos compósitos poliméricos termoplásticos. A celulose, que é um polímero natural e o material gerado em maior quantidade na natureza, tem sido utilizada como fonte de estudo e diferentes aplicações na área de materiais, seja como reforço, carga ou para modificações químicas de superfície. A nanocelulose, que é obtida a partir de diferentes processos químicos, mecânicos e biológicos, pode se apresentar na forma de nanofibrilas de celulose (NFCs), onde estão presentes regiões cristalinas e amorfas ao longo destas, e também, nanocristais de celulose (NCCs), onde, observa-se apenas a região cristalina. O material utilizado neste trabalho é o bagaço de malte, que é atualmente o resíduo gerado em maior volume pelo setor cervejeiro e não apresenta nenhuma alternativa de reutilização ou aplicação tecnológica em materiais. Foi determinada a composição química das fibras e aplicado processo o químico de branqueamento para a remoção de componentes como lignina e hemicelulose como preparação das fibras para obtenção da nanocelulose via hidrólise ácida. A hidrólise foi realizada utilizando H2SO4 em duas concentrações, 44% (m/m) e 64% (m/m), variando a temperatura em 40°C e 50°C para as amostras submetidas à solução ácida 44%, e 40°C, 50°C e 60°C para as amostras onde foi utilizada solução 64%. Para as amostras 44/40 e 44/50 obteve-se NFCs e para 64% o resultado foi a obtenção de NCCs. As fibras brutas e branqueadas, e a nanocelulose obtida através de diferentes concentrações de H2SO4 e variações de temperatura foram caracterizadas através das técnicas de espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia de força atômica (AFM), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e com emissão de campo (FESEM), difração de raios-x (DR-X) e análise termogravimétrica (TGA).

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DoutPWT.pdf: 1538718 bytes, checksum: a2cfebb6aac530f7f09069137eaebc60 (MD5) Previous issue date: 2003-08-22 / Universidade Federal de Minas Gerais / High value food protein hydrolysates can be obtained by sequential hydrolysis of proteins with trypsin, chymotrypsin, carboxypeptidase A (CPA) and Alcalase® (commercial preparation of subtilisin). For the process to be economically feasible, immobilized and stabilized enzymes should be used, and the kinetics of the reactions with this kind of biocatalyst must be known. To contribute to the development of such a process, this work focused on preparing stable CPA and Alcalase® derivatives, and on studying the kinetics of hydrolysis of polypeptides. These polypeptides were produced after the sequential hydrolysis of cheese whey proteins with trypsin and chymotrypsin. Cross-linked agarose beads (6% w/w for CPA, and 10% w/w for Alcalase®) were used as immobilization support, and different methods of activation and immobilization conditions were studied. A highly activated glyoxyl-agarose support (75 and 210 µeqv of aldehyde groups per milliliter of support, respectively for CPA and Alcalase®), 25oC, pH 10.05, and longer contact time (48 hours for CPA and 96 hours for Alcalase®), provided the best derivatives. CPA-glyoxyl agarose-6% and Alcalase®-glyoxyl agarose-10% derivatives were ca. 213- and 515-fold more stable than the soluble enzymes. These stabilized derivatives retained 42% (for CPA-glyoxyl agarose- 6%) and 54% (for Alcalase®-glyoxyl agarose-10%) of the immobilized activity, assessed with small substrates (hippuryl-L-Phe for CPA, and Boc-Ala-ONp for Alcalase®) and large substrates (Phe carboxy-terminal polypeptides for CPA, and casein for Alcalase®). These results showed that all activity losses were caused by the distortion of the immobilized enzyme molecule, due to the enzyme-support multi-interaction. Derivatives prepared using glutaraldehyde-agarose presented spatial hindrances when hydrolysis of macromolecular substrates was taking place. The amino acid analysis of acid hydrolysates of the soluble and immobilized enzymes (for the more stable derivatives) showed that ca. 30 and 40%, for CPA and Alcalase®, of the lysine residues were linked to the support, suggesting that there is intense multi-point interactions between enzyme and support, through covalent linkages. The temperatures for maximum hydrolysis rates, using respectively stabilized CPA and Alcalase® derivatives, were 20oC and 10oC higher than the ones obtained using soluble enzymes. The most stable CPA-glyoxyl derivative could efficiently be used for polypeptides (cheese whey proteins hydrolyzed with trypsin and chymotrypsin) hydrolysis at high temperatures (e.g., 60oC), releasing ca. 2-fold more aromatic amino acids (Tyr, Phe and Trp) than the soluble enzyme, under the same operational conditions. The casein degree of hydrolysis, at 80oC, obtained using the most stable Alcalase®-glyoxyl derivative, was 2-fold higher than the one obtained with the soluble enzyme. Hence, the produced derivatives allow the design of a continuous process for the production of protein hydrolysates, which are composed of small peptides and have a low concentration of aromatic amino acids. This process can use higher temperature, avoiding microbial growth in the reaction medium. The C-terminal residues hydrolysis at 45oC (pH 7.0), catalyzed by CPA-glyoxyl, could be adequately represented by Michaelis-Menten kinetics, with substrate and product inhibition. The kinetic model was expressed in terms of C-terminal peptide bonds that can be hydrolyzed by CPA, regardless of the amino acid released. The concentration of each released amino acid as a function of the time of reaction could be well fitted by empirical models (hyperbolic or exponential decay). Hence, from the kinetics of total hydrolysis, it is possible to estimate the concentration of each amino acid as function of time. The hydrolysis catalyzed by the highly-loaded CPA-glyoxyl agarose-6% derivative was not limited by intra-particle diffusion resistance. The hydrolysis of peptides (long-time batch) at 50oC (pH 9.5), catalyzed by Alcalase®-glyoxyl agarose-10% derivative, could be adequately represented by Michaelis-Menten kinetics with product inhibition, and the kinetic parameters Vmax, KM e KI were correlated against the substrate initial degree of hydrolysis (total degree of hydrolysis obtained by previous action of trypsin and chymotrypsin on cheese whey proteins). Long-time batch hydrolyses, catalyzed by highly-loaded Alcalase-glyoxyl agarose-10% derivative, presented diffusion effects, with effectiveness coefficient, ηI, of ca. 0.5. / Hidrolisados protéicos de alto valor agregado podem ser obtidos através da hidrólise seqüencial de proteínas com tripsina, quimotripsina, carboxipeptidase A (CPA) e Alcalase® (preparação comercial de subtilisina). A viabilidade econômica do processo requer a utilização de enzimas imobilizadas e estabilizadas e o conhecimento da cinética das reações catalisadas com esse tipo de biocatalisador. Visando contribuir para o desenvolvimento de tal processo, os objetivos deste trabalho foram preparar derivados estáveis de CPA e Alcalase® e estudar a cinética da hidrólise de polipeptídios. Esses polipeptídios foram produzidos por hidrólise seqüencial de proteínas do soro de queijo com tripsina e quimotripsina. Utilizandose agarose entrecruzada (6% p/p para CPA e 10% p/p para Alcalase®) como suporte de imobilização, foram estudados diferentes métodos de ativação e condições de imobilização. Suportes glioxil-agarose altamente ativados (75 e 210 µeqv de grupos aldeídos por mililitro de suporte, respectivamente para CPA e Alcalase®) 25oC, pH 10,05 e tempo prolongado de contato (48 horas para CPA e 96 horas para Alcalase®) produziram os melhores derivados. Os derivados CPA-glioxil agarose-6% e Alcalase®-glioxil agarose-10% eram aproximadamente 213 e 515 vezes mais estáveis que as respectivas enzimas na forma solúvel. Esses derivados estabilizados retiveram 42% (para CPA-glioxil agarose-6%) e 54% (para Alcalase®-glioxil agarose-10%) da atividade imobilizada, medidas com substratos de menor massa molecular (hipuril-L-Phe para CPA, e Boc-Ala-ONp para Alcalase®) e substratos de maior massa molecular (polipeptídios com Phe carboxi-terminal para CPA, e caseína para Alcalase®). Esses resultados mostraram que toda a perda de atividade estava associada à distorção da molécula de enzima imobilizada, devido a multi-interação enzima-suporte. Derivados preparados em glutaraldeído-agarose-6% apresentaram impedimentos estéricos na hidrólise de substratos macromoleculares. A análise de aminoácidos de hidrolisados ácidos das enzimas solúveis e imobilizadas (para os derivados mais estáveis) mostrou que aproximadamente 30 e 40%, para CPA e Alcalase®, dos resíduos de lisina ligaram-se no suporte, sugerindo a existência de uma intensa ligação covalente multipontual entre a enzima e o suporte. As temperaturas de máximas taxas de hidrólise, usando respectivamente os derivados estabilizados de CPA e Alcalase®, foram 20oC e 10oC mais elevadas que aquelas obtidas para as respectivas enzimas solúveis. O derivado CPA-glioxil mais estável pôde ser eficientemente utilizado na hidrólise de polipeptídios (proteínas do soro de queijo hidrolisadas com tripsina e quimotripsina) a altas temperaturas (por exemplo, 60oC), liberando duas vezes mais aminoácidos aromáticos (Tyr, Phe e Trp) do que a enzima solúvel, sob as mesmas condições operacionais. O grau de hidrólise de caseína, a 80oC, obtido com o derivado Alcalase®-glioxil mais estável, foi duas vezes maior que aquele obtido com a enzima solúvel. Assim, os derivados produzidos permitem o projeto de um processo contínuo para a produção de hidrolisados protéicos, compostos de pequenos peptídios e com uma baixa concentração de aminoácidos aromáticos. Esse processo pode ser conduzido a alta temperatura, evitando-se assim problemas de contaminação microbiana do meio reacional. A hidrólise de resíduos carboxi-terminais a 45oC (pH 7,0), catalisada pelo derivado CPA-glioxil, pôde ser adequadamente representada por cinética de Michaelis-Menten, com inibição pelo substrato e produto. O modelo cinético foi representado em termos de ligações peptídicas carboxiterminais hidrolisáveis pela CPA, sem considerar-se a natureza do resíduo a ser liberado. A concentração de cada aminoácido liberado em função do tempo de hidrólise pôde ser ajustada por modelos empíricos (hiperbólico e decaimento exponencial). Assim, a partir da cinética de hidrólise total, é possível estimar-se a concentração de cada aminoácido em função do tempo de hidrólise. A hidrólise catalisada pelo derivado CPA-glioxil agarose-6%, com alta carga enzimática imobilizada, não foi limitada pela resistência difusional intrapartícula. A hidrólise de peptídios (bateladas de longa duração) a 50oC (pH 9,5), catalisada pelo derivado Alcalase®-glioxil agarose-10%, pôde ser adequadamente representada por cinética de Michaelis-Menten com inibição pelo produto, e os parâmetros cinéticos Vmax, KM e KI foram correlacionados com o grau de hidrólise inicial do substrato (grau de hidrólise total obtido pela prévia ação de tripsina e quimotripsina sobre as proteínas do soro de queijo). Hidrólises em batelada de longa duração, catalisadas por Alcalase®-glioxil agarose-10% com alta carga enzimática imobilizada, apresentaram efeitos de difusão, com um fator de efetividade, ηI, de aproximadamente 0,5.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseCMAG.pdf: 44716096 bytes, checksum: e3e312b192d857e9515643f716291ed1 (MD5) Previous issue date: 2004-11-30 / Universidade Federal de Minas Gerais / This work is part of a global project whose aim is the production of a cheese whey proteins hydrolysate with controlled composition. The process is composed by sequential hydrolysis of the whey proteins using trypsin, chymotrypsin and carboxipeptidase A (CPA). The phenylalanine (Phe) and the other aromatic amino acids released after action of CPA may be removed from the product, providing an adequate source of proteins for phenylketonurics patients and a final product with more pleasant flavor. After its separation, a final step of hydrolysis using the non-specific protease AlcalaseÒ produces a mixture of small peptides with better properties than a mixture of free amino acids. However, the use of enzymes in industrial processes requests its immobilization and stabilization. We have studied in this work the first two hydrolysis stages aiming to reach the following general objectives: to prepare derivatives of trypsin (on sepabeads, chitosan and agarose) and chymotrypsin (just on agarose), to study the sequential hydrolysis of the cheese whey proteins with trypsin and chymotrypsin immobilized on glyoxyl-agarose gel and to investigate the kinetic of the hydrolysis of these proteins with immobilized chymotrypsin. Trypsin-sepabeads derivatives were prepared on resins modified with iminodiacetic acid (IDA) or modified with IDA and copper. Yield of immobilization of approximately 100% and complete recovery of the enzyme on supports were obtained. Factors of stabilization in relation to the soluble enzyme from 90 times (Sepabeads- IDA-Cu2+) to 138 times (Sepabeads-IDA), at 55ºC, were reached and the trypsin- (Sepabeads-IDA) derivative showed to be more efficient in the casein hydrolysis than the trypsin-glyoxyl-agarose one. Trypsin-chitosan derivatives were prepared on coagulated matrices in NaOH solution (0.1 or 1N) and activated with glutaraldehyde (pH 7 or 10) or glycydol. Chitosan derivatives whose matrices were activated with glutaraldehyde reached 100% of yield of immobilization, while the ones activated with glycydol reached just 60%. In all the studied cases it was possible to recover completelly the enzyme on supports until the enzymatic load of 20mgEnz./gGel. Derivatives prepared on coagulated matrices in NaOH 0.1 or 1N and activated at pH 7 resulted in 100% of yield of immobilization and complete recovery of the enzyme on gel until the enzymatic load of 40mgEnz./gGel. At 40ºC, the glutaraldehyde-chitosan derivatives were approximately 460 times more stable than the soluble enzyme; at 70ºC, the glyoxyl-chitosan derivative showed to be approximately 13 times more stable than the glutaraldehyde-chitosan derivative. The trypsin-chitosan derivatives presented the highest hydrolysis activity at 50ºC and pH 9 (40ºC and pH 9 for the soluble enzyme). The best trypsin-chitosan derivative (coagulated in NaOH 0.1M and activated at pH 7) showed similar performance to the soluble enzyme in the hydrolysis of the cheese whey proteins (hydrolysis degree (DH) of 12%). Trypsin and chymotrypsin derivatives immobilized on glyoxyl-agarose gel were prepared following a protocol available in the literature (agarose activated with glycydol and oxidized with NaIO4 to obtain 75µmoles of aldehyde/mL of gel, at 25oC and pH 10.05). The factors of stabilization obtained for trypsin (3920 times) and chymotrypsin (14535 times) are according with results already published and were confirmed through acid hydrolysis of the soluble enzymes and stabilized derivatives. These experiments showed that 64.76% and 72.15% of the lysines present in the trypsin and chymotrypsin, respectively, were involved in the enzyme-support attachment. In consequence of this stabilization, the derivatives showed maximum hydrolysis activity of synthetic substrates in temperatures and pH higher than the obtained for the soluble enzymes (trypsin - 85ºC and pH 11; chymotrypsin - 70ºC and pH 10.5). Hydrolysis of the cheese whey proteins assays using trypsin were developed varing the DH from 0 to 12%. After that, the obtained mixtures were hydrolysates with chymotrypsin and carboxipeptidase A, sequentially, using long times and high enzymes concentrations. The results showed that removal of Phe of approximately 100% was obtained in the following conditions: DHtrypsin of 0%, DHchymotrypsin of 12.4% (3.05mgEnz./mL of solution - 10 hours) and 10 hours of reaction with CPA (200UHPHE/ gProtein), producing 15.5% of peptides with molecular mass (MM) lower than 1046Da. The kinetic of the hydrolysis of the whey proteins was studied and the apparent kinetic parameters of the Michaelis-Menten model taking into account competitive inhibition by the substrate ( app max V , app m K and app S K ) were calculated by initial rates method using a derivative with high enzymatic load - 40mgEnz./gGel. In this work, the substrate concentration was defined in terms of peptides bonds that could be cleaved by chymotrypsin. The effectiveness factor found for reactions developed in presence of difusional effects was 0.78. The long-term assays (10 hours) were perfectly fitted by a model where the first five minutes were described by the first order kinetic (V=kN) and times higher than five minutes were represented by a function of P/No (V=f(P/No)). / Obs.:Devido a restrições dos caracteres especias, verifcar resumo em texto completo para download.Este trabalho está inserido em um projeto global que visa a produção de um hidrolisado de proteínas do soro de queijo com composição controlada. O processo prevê ação seqüencial de tripsina, quimotripsina e carboxipeptidase A (CPA), remoção de fenilalanina (Phe) e demais aminoácidos aromáticos liberados após ação da CPA e hidrólise final com AlcalaseÒ, para obtenção de di e tripeptídeos. A mistura de pequenos peptídeos resultante possui propriedades melhores do que as de uma mistura de aminoácidos livres. A remoção da Phe e demais aminoácidos hidrofóbicos desses hidrolisados viabiliza sua utilização por pacientes portadores de fenilcetonúria, além de proporcionar sabor mais agradável ao produto final, pois estes têm sabor amargo. O uso de enzimas em processos industriais requer, contudo, a imobilização e a estabilização destas. Neste trabalho foram enfocadas as duas primeiras etapas de hidrólise visando cumprimento dos seguintes objetivos gerais: preparação de derivados de tripsina (sobre sepabeads, quitosana e agarose) e quimotripsina (apenas sobre agarose), estudo da hidrólise seqüencial das proteínas do soro com tripsina e quimotripsina imobilizadas sobre gel glioxil- agarose e investigação da cinética da hidrólise dessas proteínas com quimotripsina imobilizada sobre agarose. Derivados tripsina-sepabeads foram preparados usando-se resina modificada apenas com ácido iminodiacético (IDA) ou modificada com IDA e posteriormente reagida com cobre. Foram obtidos rendimentos de imobilização de aproximadamente 100% e completa recuperação da enzima nos suportes utilizados, com fatores de estabilização em relação à enzima solúvel variando de 90 (derivados Sepabeads-IDACu2+) a 138 vezes (derivados Sepabeads-IDA), a 55ºC. Estudo do desempenho do derivado tripsina-(Sepabeads-IDA) no fracionamento da caseína mostrou sua maior eficiência frente ao derivado tripsina-glioxil-agarose. Derivados estabilizados tripsina-quitosana foram preparados sobre matrizes coaguladas em solução de NaOH (0,1 ou 1N) e ativadas com glutaraldeído (pH 7 ou 10) ou glicidol. Para todos os derivados tripsina-quitosana ativados com glutaraldeído obteve-se 100% de rendimento de imobilização, enquanto que o alcançado pelo derivado cuja matriz foi ativada com glicidol foi de apenas 60%. Recuperação da enzima nos géis de 100% foi obtida para todos os suportes estudados até carga de 20mgEnz./gGel. Derivados preparados sobre matrizes ativadas a pH 7, independentemente da concentração da solução coagulante (NaOH 0,1 ou 1N), resultaram em 100% de rendimento e total recuperação da enzima no gel até carga enzimática de 40mgEnz./gGel. Fatores de estabilização em torno de 460 vezes foram obtidos para derivados tripsina-quitosana-glutaraldeído em relação à enzima solúvel, a 40ºC. A 70ºC, o derivado tripsina-quitosana-glioxil mostrou-se aproximadamente 13 vezes mais estável que derivados tripsina-quitosana-glutaraldeído. Temperatura de 50ºC e pH 9 foram condições nas quais derivados tripsina-quitosana apresentaram maior atividade de hidrólise (para a enzima solúvel 40ºC e também pH 9). O melhor derivado tripsina-quitosana preparado (coagulação em NaOH 0,1N e ativação a pH 7) mostrou desempenho similar ao da enzima solúvel na hidrólise das proteínas do soro (grau de hidrólise (GH) de 12%). Derivados de tripsina e quimotripsina sobre gel glioxil-agarose foram preparados utilizando-se protocolo disponível na literatura (agarose ativada com glicidol e oxidada com NaIO4 para obtenção de 75mmoles de aldeído/mL de gel, a 25oC e pH 10,05). Os fatores de estabilização aqui obtidos para tripsina (3920 vezes) e quimotripsina (14535 vezes) estão em concordância com resultados já publicados. Estes altos índices de estabilização se devem à formação de ligações multipontuais entre as enzimas e o suporte, o que pôde ser confirmado pelos resultados obtidos através de hidrólises ácidas das enzimas solúveis e derivados estabilizados. Esses experimentos mostraram que 64,76% e 72,15% do total de lisinas presentes na tripsina e na quimotripsina, respectivamente, estavam envolvidas nas multiligações enzima-suporte. Em conseqüência disso, os derivados de tripsina e quimotripsina expressaram máxima atividade de hidrólise dos substratos sintéticos em temperaturas e pHs mais elevados que os observados para as enzimas solúveis (85oC e pH 11 para tripsina e 70oC e pH 10,5 para quimotripsina). Estudo da hidrólise seqüencial das proteínas do soro foi realizado variando-se o grau de hidrólise com tripsina de 0 a 12% e submetendo-se em seguida estes hidrolisados à ação seqüencial de quimotripsina e CPA, empregando-se nessas duas últimas etapas tempo reacional prolongado e alta concentração enzimática. Os resultados obtidos mostraram que conversão em Phe próxima de 100% foi obtida quando as proteínas do soro foram diretamente hidrolisadas pela quimotripsina, atingindo-se grau de hidrólise de 12,4% com esta protease (concentração enzimática de 3,05mgEnz./mL de solução - 10 horas) e utilizando-se 200UH-PHE/gProteína nas 10 horas de reação com CPA, o que conduziu à formação de 15,5% de peptídeos com massa molecular (MM) inferior a 1046Da. O estudo das velocidades iniciais da hidrólise das proteínas do soro catalisada pela quimotripsina (derivado com alta carga enzimática 40mgEnz./gGel) forneceu os parâmetros cinéticos aparentes ap máx V , ap m K e ap S K do modelo de Michaelis-Menten com inibição pelo substrato, representado em termos de ligações peptídicas hidrolisáveis por esta enzima. O fator de efetividade determinado para reações na presença de efeitos difusionais (ensaios realizados com derivado contendo 40mgEnz./gGel) foi de 0,78 e os dados experimentais de bateladas de longa duração (10 horas) foram perfeitamente ajustados por um modelo composto onde os cinco primeiros minutos de reação foram descritos por uma cinética de primeira ordem (equação do tipo kN V = ), uma vez que neste período as proteínas ainda apresentavam elevada massa molecular e o sistema estava possivelmente sendo controlado pela difusão externa, e tempos superiores a 5 minutos por uma função de o N P , ou seja, uma equação do tipo ) N P ( f V o = . Esta última abordagem resultou em excelentes ajustes aos dados experimentais para todo o período reacional ensaiado, o que é bastante relevante dada a complexidade do sistema em questão.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3858.pdf: 2949487 bytes, checksum: 64c757182a2e7b7bbbdd55791125cd95 (MD5) Previous issue date: 2011-08-26 / The objective of this work was to evaluate the hydrolysis and alcoholic fermentation stages of the sugar cane bagasse (SCB) for second generation ethanol production (2G). Hydrolysis experiments were carried out employing 8%, 10%, 15% and 20% (m/v) solid loads. Samples of in natura SCB and steam exploded SCB were submitted to different pretreatment sequences: water + 4.0% NaOH solution; 1.0% H2SO4 solution + 4.0% NaOH 4%; 1.0% H2SO4 solution + 7.0% NaOH solution; 7.0% NaOH solution; aqueous ammonia; water. Pretreated bagasse was characterized (chemical analysis and SEM) and the mass yield of each sequence was evaluated. This material was employed in hydrolysis experiments using different enzyme loads (33, 65 and 98 FPU/g-cellulose). Three different configurations were evaluated: SHF Separated Saccharification and Fermentation, SSF Simultaneous Hydrolysis and Fermentation, and FB Fed-Batch. In these experiments it was employed Accelerase 1500 enzymatic extract (Genencor). Concerning cellulose loss, SCB pretreated with water and 4.0% of NaOH solution presented the best result (23.9%). For this case, the hemicellulose and ligning removal was 73.7% and 79.1%, respectively. For the others pretreatment sequences the hemicellulose and lignin removal range from 72.3 to 92.2%. For lignin removal the values range from 60.0 and 88.9%. Experiments employing high solid load (20%) resulting in a more concentrated hydrolyzed (ca. 110 g/L). In this experiment it was achieved 64% of cellulose to glucose conversion in 34 hour. The fermentation experiments were carried out employing Saccharomyces cerevisiae yeast (lyophilized commercial). The yield ranges from 75 to 94%. Experiment conducted in the SSF configuration achieved 86.5% of cellulose to ethanol conversion in 14 hours. Experiment carried out in SHF configuration achieved 63.2% of cellulose to ethanol conversion in 37 hours. Experiments carried out in FB configuration reached larger amount of glucose with the same enzyme load employed in batch experiment and at the same time. / O objetivo deste trabalho foi avaliar as etapas de hidrolise enzimatica e fermentacao do caldo hidrolitico do bagaco de cana-de-acucar (BCA) para producao de etanol de segunda geracao (2G). Foram realizados experimentos de hidrolise enzimatica empregando cargas de solidos de 8%, 10%, 15% e 20% (m/v). Amostras de BCA innatura e explodido a vapor foram submetidas a diferentes sequencias de pretratamentos: agua + solucao de NaOH 4%; solucao de H2SO4 1% + solucao de NaOH 4%; solucao de H2SO4 1% + solucao de NaOH 7%; solucao NaOH 7%; amonia aquosa 15%; agua. As amostras de bagaco foram caracterizadas quimica e estruturalmente (MEV). Os rendimentos em cada sequencia de pre-tratamento foram calculados. O material pre-tratado foi submetido a experimento de hidrolise enzimatica com diferentes cargas de enzimas (33, 65 e 98 FPU/g de celulose) e configuracoes (SHF Separated Hydrolysis and Fermentation, SSF Simultaneous Saccharification and Fermentation, e BA Batelada Alimentada). Nestes experimentos foi utilizado extrato enzimatico Accelerase 1500 (Genencor). Na etapa de pre-tratamento a amostra de BCA in natura pre-tratada com agua e solucao de NaOH 4% obteve a menor perda de celulose (23,9%). A remocao de hemicelulose e lignina foi de 73,7% e 79,1%, respectivamente. As demais sequencias de pretratamento obtiveram valores de remocao de hemicelulose entre 72,3% a 92,2% e de remocao de lignina entre 60,0% a 88,9%. Hidrolises realizadas com alta carga de solido (20%) apresentaram um hidrolisado mais concentrado em glicose (ca. 110 g/l), obtendo-se 64% de conversao em 34 horas. Apos a etapa de hidrolise seguiuse a etapa fermentacao. Esses experimentos foram realizados com a levedura Saccharomyces cerevisiae (liofilizado comercial) obtendo-se rendimentos na faixa de 75 a 94%. Experimento realizado na configuracao SSF atingiu 86,5% de conversao de celulose a etanol em 14 horas de experimento. Experimento na configuracao SHF obteve 63,2% de conversao de celulose a etanol em 37 horas. Experimento em BA obteve maior massa de glicose com a mesma quantidade de enzima utilizada no experimento em batelada e no mesmo tempo.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4241.pdf: 4394811 bytes, checksum: d936ee1e166e7445e905ea5bc46e870b (MD5) Previous issue date: 2012-02-23 / Universidade Federal de Minas Gerais / Sugarcane bagasse is an interesting option for second generation ethanol production. However, its use for this purpose is constrained by the energetic self-suficiency of the industrial plant, apart from the necessary economic considerations, given other possible uses for sugarcane bagasse. It was proposed in this work the development of a tool to assist economic and process-related decisions regarding the production of ethanol from sugarcane juice and bagasse, through stationary simulation and optimization of the first and second generation ethanol production process. A new approach for distillation columns simulation using equation-based simulators was presented, using multilinear interpolation. This approach allowed the simulation of the process of ethanol production, which employs a set of distillation columns for ethanol purification, that would otherwise present convergence problems, especially during the optimization step in which several conditions are tested. Results show that the methodology was able to reproduce the nonlinear behavior of the set of distillation columns with enough precision for the work developed here. The tool was tested for second generation ethanol production using organosolv as pretreatment. The results show that the implemented stochastic optimizer was able to find the optimal condition for an objective function representing the cash ow of the plant, which was confirmed by the contour plots obtained for this function. The tool also allows the analysis of steam consumption distribution for each section of the industrial plant, which enables the determination of the impact of second generation ethanol production on the general process. / O bagaço de cana-de-açúcar tem se mostrado uma escolha interessante para a produção de etanol de segunda geração. Entretanto, sua utilização para este fim esbarra na restrição imposta pela autossuficiência energética da planta, além de serem necessárias considerações econômicas frente outras possíveis aplicações para o material. Este trabalho se propôs a desenvolver uma ferramenta para auxiliar nas decisões econômicas e de processo referentes à produção de etanol a partir do caldo e do bagaço de cana-de-açúcar, através da simulação e otimização estacionária de uma planta de produção de etanol de primeira e segunda geração. Uma nova abordagem para simulação de colunas de destilação estacionárias em simuladores baseados em equações foi proposta, empregando interpoladores multilineares. Tal abordagem permitiu a simulação do processo de produção de etanol, o qual emprega um trem de colunas de destilação na etapa de purificação do etanol que, de outra forma, teria apresentado problemas de convergência, especialmente durante a etapa de otimização, na qual diversas condições são testadas. Os resultados mostram que o interpolador conseguiu reproduzir o comportamento não linear do trem de colunas de destilação com precisão suficiente para o trabalho desenvolvido. A ferramenta desenvolvida foi testada para o caso da produção de etanol de segunda geração empregando o pré-tratamento organosolv. Os resultados mostram que o otimizador estocástico implementado foi capaz de encontrar a condição ótima para uma função objetivo representativa do fluxo de caixa da planta, o que é confirmado pelas curvas de nível obtidas para tal função. A ferramenta também permitiu a análise da distribuição do consumo de vapor na planta por setor, o que possibilita a determinação do impacto da segunda geração na demanda energética do processo.

Submitted by Claudia Rocha (claudia.rocha@udesc.br) on 2018-03-16T13:35:58Z No. of bitstreams: 1 PGCA17MA218.pdf: 527156 bytes, checksum: a1d31ee82332403aacbc47ce8e9214a5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-16T13:35:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PGCA17MA218.pdf: 527156 bytes, checksum: a1d31ee82332403aacbc47ce8e9214a5 (MD5) Previous issue date: 2017-02-20 / Capes / In this study, diets containing different combinations of sardine protein hydrolyzate and commercial probiotic were evaluated as growth promoters for juvenile jundiá (Rhamdia quelen). A total of 240 jundiá juveniles (average weight of 7.76 g) were used, distributed in 20 boxes, each box to an experimental unit, totaling 5 replicates per treatment. The experimental design was completely randomized and the experiment was conducted for 56 days. Four isoproteic and isoenergetic diets were evaluated, one of them completely free of sardine hydrolyzate and commercial probiotic, one containing 5% hydrolyzate, one containing only probiotic and one containing 5% hydrolyzate together with the probiotic. The zootechnical performance, organometric indexes and intestinal morphometry were evaluated. The results were analyzed by analysis of parametric variance (ANOVA). There was no significant (P> 0.05) between the means of hair evaluated. The inclusion of hydrolysates in fish diets may be a good alternative for the use of fish meal, since it did not bring the losses in performance. Although the non-probiotic used microorganisms had a proven effect in other species, it did not have a growth promoting action without conditions on the experimental conditions / Neste estudo foram avaliadas dietas contendo diferentes combinações de hidrolisado proteico de sardinha e probiótico comercial como promotores de crescimento para juvenis de jundiá (Rhamdia quelen). Foram utilizados 240 juvenis de jundiá (peso médio de 7,76 g), distribuídos em 20 caixas, cada caixa foi considerada uma unidade experimental, totalizando 5 repetições por tratamento. O delineamento experimental foi inteiramente casualisado e o experimento foi conduzido por 56 dias. Quatro dietas isoprotéicas e isoenergéticas foram avaliadas, sendo uma delas totalmente isenta de hidrolisado de sardinha e probiótico comercial, uma contendo 5% de hidrolisado, outra contendo apenas probiótico e a última que continha 5% de hidrolisado juntamente com o probiótico. Foi avaliado o desempenho zootécnico, índices organométricos e morfometria intestinal. Os resultados foram analisados por análise de variância paramétrica (ANOVA). Não foi verificada diferença significativa (P>0,05) entre as médias dos parâmetros avaliados. A inclusão do hidrolisados na dietas de peixes pode ser uma boa alternativa ao uso da farinha de peixe, uma vez que não trouxe prejuízos no desempenho. Apesar dos microrganismos utilizados no probiótico terem ser efeito comprovado em outras espécies, não teve ação promotora de crescimento no jundiá sobre as condições experimentais

Submitted by Claudia Rocha (claudia.rocha@udesc.br) on 2018-03-19T14:05:42Z No. of bitstreams: 1 PGCA17MA225.pdf: 1171168 bytes, checksum: 393faa158b175387a2b01e6aedaae857 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-19T14:05:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PGCA17MA225.pdf: 1171168 bytes, checksum: 393faa158b175387a2b01e6aedaae857 (MD5) Previous issue date: 2017-02-23 / CNPq / The hydrolysis process consists in the breakdown of the protein in free amino acids and small peptides. This can increase nutritional values and improve functional properties of the proteins. Some peptides generated from hydrolysis have bioactive functions. There are few studies about the utilization of soy meal hydrolysate (SMH) and sardine guts hydrolysate (SGH) in the feed of hens. The objective of this study is to evaluate the bromatological composition and metabolizable energy amount of SMH and SGV utilized in the diets of commercial egg-laying hens. Forty-eight semi-heavy layers hens (Hy-Line Brown; 64 weeks old) were distributed in a completely randomized design with five treatments and five repeats: control ration (CR), which was composed by corn and soy meal; CR + 20 % SMH; CR + 40 % SMH; CR + 7 % SGH; and CR + 10 % SGH. The experiment was conducted in nine days: five days for adaptation of the feed and four days for the stool collection. On the ninth day, all hens were sacrificed by cervical dislocation and the initial part of the ileum was collected to quantify the amount of Lactobacillus spp. The weight and the yield of the liver and pancreas was evaluated for each repeat. The results were submitted to analysis of variance and those items that showed statistical difference were compared by the Dunnett test with a 5 % significance. The bromatological composition of SMH exhibited 44.93 % of crude protein (CP), 4,403 kcal/kg of gross energy (GE), and 2,506 kcal/kg of apparent metabolizable energy (ME). For SGH were found 34.55 % CP, 5.850 kcal/kg GE, and 3,695 kcal/kg ME. There was no statistical difference (P>0,05) between the values of Lactobacillus spp found in the treatments with different levels of SMH and SGH when compared to hens fed with the CR. There was no statistical difference (P>0,05) between weight and yield of the liver in the treatments with different levels of SMH and SGH when compared to CR. However, for the weight and yield of the pancreas, it was possible to observe that for all the levels tested there was statistical difference from the control (P<0.05). The yield of the pancreas from hens fed with SGH was 0,15 and 0,16 % for 7 and 10 %, respectively. The weight was 3,21 g and 3,20g for 7 and 10 %, respectively. Both measures were lower compared to the CR (0.17 % and 3.76 g). On the other hand, the values found for SMH were higher than CR (3.92 and 4.12 g for 20 and 40 %, respectively; and 0,19 % to 20 and 40 %) (P<0.05). Both ingredients (SMH and SGH) have great nutritional quality and can be included in the feed of commercial-laying hens without compromising the health of the liver and pancreas. Nonetheless, the ingredients tested cannot be used as prebiotic food, as it didn't change the amount of Lactobacillus spp in all levels studied. / O processo de hidrólise consiste na quebra da proteína em aminoácidos livres e pequenos peptídeos, podendo ser obtido pela utilização de enzimas, melhorando assim o valor nutricional e as propriedades funcionais das proteínas, alguns peptídeos oriundos da hidrólise possuem funções bioativas. Objetivou-se analisar o perfil bromatológico e determinar a energia metabolizável do HFS e HVS utilizados na dieta de poedeiras comerciais. Foram utilizadas 48 poedeiras semipesadas da linhagem Hy-Line Brown, com 64 semanas de idade distribuídas em delineamento inteiramente casualizado, com cinco tratamentos e cinco repetições de duas aves cada. Os tratamentos consistiram de ração referência (RR) a base de milho e farelo de soja e quatro rações teste (RR com dois níveis de substituição de HFS 20 e 40 % e RR com dois níveis de substituição de HVS 7 e 10 %). O período experimental foi composto de cinco dias para adaptação e quatro dias para coleta de excretas. No nono dia as aves foram sacrificadas por deslocamento cervical e procedeu-se a coleta do terço inicial do íleo para quantificação de Lactobacillus spp. e a mensuração do peso do fígado e pâncreas para cada repetição. Os dados foram comparados pelo teste Dunnett com nível de significância de 5 %. A análise bromatológica mostrou que o HFS possui 44,93 % de proteína bruta (PB) 4.403 Kcal/Kg de energia bruta (EB) e energia metabolizável aparente (EMA) de 2.506 Kcal/Kg já o HVS possui 34,55 % de PB, 5.850 Kcal/Kg de EB e EMA de 3.695 Kcal/Kg. Para a quantificação de Lactobacillus spp. não houve diferença (P>0,05) para os níveis avaliados de HFS e HVS quando comparados com o controle. Para peso e índice de fígado, tanto o HVS quanto HFS apresentaram valores similares (P>0,05) quando comparados ao controle. Já para peso e índice de pâncreas foi possível observar que para todos os níveis utilizados houve diferença para o controle (P<0,05), sendo que o para o HVS o índice (0,15 e 0,16 % para 7 e 10 %, respectivamente) e peso (3,21 e 3,20 g para 7 e 10 %, respectivamente) foram menores, já para o HFS esperava-se resultados similares aos encontrados para o HVS, porém tanto para peso (3,92 e 4,12 g para 20 e 40 %, respectivamente) quanto para índice (0,19 % para 20 e 40 %) o HFS foi superior ao controle (3,76 g e 0,17 % para peso e índice, respectivamente) (P<0,05). O HFS bem como o HVS possuem qualidade nutricional e energética que possibilitam sua utilização como fonte alimentícia nas dietas de poedeiras comerciais sem afetar o índice de fígado, porém elevando o índice de pâncreas para os níveis estudados. Não alteram a quantificação de Lactobacillus spp., não podendo ser considerados um alimento prebiótico nas presentes condições de estudo