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Desenvolvimento de doce de leite sem adição de sacarose e sem lactose

Silva, Alan Campos da 12 August 2016 (has links)
Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-01-09T13:58:43Z No. of bitstreams: 1 alancamposdasilva.pdf: 1251147 bytes, checksum: aa102a0e377862594d75e5865529db3d (MD5) / Approved for entry into archive by Diamantino Mayra (mayra.diamantino@ufjf.edu.br) on 2017-01-31T11:22:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 alancamposdasilva.pdf: 1251147 bytes, checksum: aa102a0e377862594d75e5865529db3d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-31T11:22:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 alancamposdasilva.pdf: 1251147 bytes, checksum: aa102a0e377862594d75e5865529db3d (MD5) Previous issue date: 2016-08-12 / Doce de leite (DL) é um dos produtos lácteos concentrados mais populares no Brasil. Entretanto, o elevado valor calórico, teor de açúcar e/ou a presença de lactose limitam sua difusão entre os consumidores. Portanto, o desenvolvimento de produtos lácteos para dietas restritivas, principalmente, intolerância à lactose e valor calórico reduzido, é um desafio para a indústria laticinista e uma oportunidade de mercado. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar DL sem adição de sacarose e sem lactose (SL) e sem adição de sacarose (SA), bem como avaliar sua aceitação sensorial e intenção de compra pelos consumidores. Produziram-se os três tipos de DL, tradicional (TR), SL e SA. O leite destinado à produção do DL SL foi hidrolisado pela enzima β-galactosidase e o grau de hidrólise acompanhado pelo índice crioscópico. A fabricação ocorreu em tacho aberto com concentração para um teor de sólidos solúveis de 61 – 68 °Brix. Os DL foram analisados, quanto à hidrólise da lactose, por meio de Eletroforese de Carboidratos Assistida por Fluoróforo (FACE) e caracterizados através da composição centesimal, cor, cristais e requisitos microbiológicos. Foi realizada análise sensorial utilizando teste de aceitação em escala hedônica (1 a 9) e análise da intenção de compra (1 a 5). Os resultados foram avaliados pela ANOVA e comparação a posteriori de médias pelo teste t de Student com intervalo de confiança de 95%. Os leites utilizados nas produções demonstraram composição centesimal, crioscopia e acidez dentro dos padrões legais vigentes. A hidrólise da lactose no leite, pela enzima β-galactosidase, foi atingida com 80 minutos a 40 °C, na concentração de 0,7 g/L e confirmada no DL SL pela FACE por meio das bandas eletroforéticas de glicose e galactose. Os DL produzidos apresentaram características composicionais em conformidade com o Regulamento Técnico de Identidade e Qualidade (RTIQ), embora diferentes entre si. Em relação à cor, o DL SA exibiu coloração mais clara (L = 44,09 ± 0,73). O número de cristais por grama de doce de leite nos DL TR e SA foram 2,63 x 104 ± 19,00 e 4,63 x 106 ± 298,22, e tamanho de cristais 29,78 μm ± 27,84 e 24,83 μm ± 1,04, respectivamente. Quanto à aceitação sensorial, o DL TR obteve as maiores notas na maioria dos atributos julgados e na análise de intenção de compra. Cristais de lactose não foram percebidos no DL SL, possivelmente em função da hidrólise da lactose e sua aceitação foi igual (p>0,05) ou superior (p<0,05) ao DL TR em relação aos atributos cor, consistência e textura. O DL SA foi o menos aceito pelos consumidores. / Doce de leite (DL) is the one most popular concentrated dairy product in Brazil. However, the high-calorie, sugar content and/or the presence of lactose limit its spread among consumers. Therefore, the development of dairy products to restrictive diets, especially lactose intolerance and the reduced-calorie is a great challenge for the dairy industry and a market opportunity. Thus, the aim of this work was the development and characterization of DL with no added sucrose and lactose (SL) and without the addition of sucrose (SA) as well as, to evaluate the sensory acceptability and the purchase intent by consumers. Three sort of DL were produced, the traditional one (TR), SL and SA samples. For the preparation of the DL SL, the milk was hydrolyzed by β-galactosidase enzyme and the hydrolysis degree was accompanied by the cryoscopic index. The production took place in open pan with soluble solids concentration of 61-68 °Brix. DL were analyzed regarding lactose hydrolysis by Fluorophore-Assisted Carbohydrate Electrophoresis (FACE), and characterized as regards chemical composition, color, crystals presence and microbiological requirements. Sensory analysis was performed using acceptance test in hedonic scale (1 to 9) and the purchase intent analysis (1 to 5). The results were evaluated by ANOVA and a posteriori comparison of average by the Student's t test with confidence interval of 95%. The milk samples used in the DL production showed centesimal composition, freezing point and acidity values within the current legal standards. Lactose hydrolysis was achieved with 80 minutes at 40 ° C, with concentration of 0.7 g/L, confirmed in the DL SL sample by FACE analysis through glucose and galactose electrophoretic bands. The prepared DL showed compositional features in accordance with the Technical Regulation of Identity and Quality (RTIQ), even though different from each other.. Regarding color, the DL SA sample exhibited lighter color (L = 44.09 ± 0.73). The number of crystals per gram of doce de leite in the DL TR and SA sample was 2.63 x 104 ± 19.00 and 4.63 x 106 ± 298.22, with crystal size of 29.78 ± 27.84 µm and 24.83 ± 1.04 µm, respectively. As for sensory acceptance, DL TR obtained the highest scores in the most judge attributes and in the purchase intent analysis. Lactose crystals were not perceived in the DL SL sample, most likely as a result of the lactose hydrolysis and their acceptance was equal (p>0.05) or greater (p<0.05) when compared to color, texture and consistency of the DL TR sample. The DL SA sample was the least accepted by consumers.
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Avaliação de aspectos físico-químicos, sensoriais e reológicos de sorvete gourmet elaborado com teor reduzido de lactose

Ramos, Aurélia de Faria 05 August 2016 (has links)
Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-01-09T12:41:15Z No. of bitstreams: 1 aureliafariaramos.pdf: 1343348 bytes, checksum: 10354004212bacea826a47dfb80c392c (MD5) / Approved for entry into archive by Diamantino Mayra (mayra.diamantino@ufjf.edu.br) on 2017-01-31T11:23:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 aureliafariaramos.pdf: 1343348 bytes, checksum: 10354004212bacea826a47dfb80c392c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-31T11:23:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 aureliafariaramos.pdf: 1343348 bytes, checksum: 10354004212bacea826a47dfb80c392c (MD5) Previous issue date: 2016-08-05 / O presente trabalho teve como objetivo elaborar um sorvete gourmet à base de leite com teor reduzido de lactose. Foram fabricados, um sorvete tradicional de chocolate e outro sorvete de mesmo sabor com lactose hidrolisada. A quantidade de enzima lactase utilizada foi de 0,07% (m/m) sobre o volume da calda preparada. A hidrólise foi realizada a 45 ºC/três horas nas três repetições experimentais. O binômio tempo e temperatura utilizados foram suficientes para a completa hidrólise da lactose na calda para elaboração do sorvete, o que foi comprovado pela análise do perfil de carboidratos empregando cromatografia líquida de alto desempenho (HPLC) e que permite ao intolerante à lactose, seu consumo mantendo em sua alimentação as propriedades nutritivas do leite sem prejuízos à saúde. As análises físico-químicas e sensorial foram realizadas após a fabricação dos sorvetes. A análise reológica, determinação de pH e acidez titulável foram realizados após a fabricação e aos 20 e 40 dias de armazenamento dos sorvetes com e sem lactose. A hidrólise da lactose não influenciou os teores de gordura, proteína, cinzas, overrun e viscosidade (p>0,05), quando comparado aqueles com lactose. Diferenças significativas (p<0,05) para os teores de açúcar redutor, expresso como lactose, e não redutor, expresso como sacarose, entre os dois tratamentos foram identificadas. Os resultados ainda demonstraram aumento de acidez titulável (p<0,05) durante armazenamento em ambos tratamentos. Para o sorvete sem lactose houve uma elevação da acidez no produto recémfabricado até o 20º dia. O pH alterou significativamente (p<0,05) no tempo, mas não entre os tratamentos. O sorvete sem lactose apresentou maior taxa de derretimento que o sorvete com lactose (p<0,05). Dos atributos sensoriais avaliados, o sabor, gosto doce e aparência apresentaram-se com maior aceitação (p<0,05) no sorvete com lactose, além da maior intenção de compra, porém, a textura e cremosidade tiveram iguais aceitação (p>0,05) nos produtos com e sem lactose. Para a análise de perfil de TPA, dureza e elasticidade se comportaram de forma semelhante (p>0,05) para em ambos os sorvetes. Para a gomosidade e adesividade, somente no sorvete sem lactose houve redução durante armazenamento (p<0,05), sendo que logo após a fabricação somente a gomosidade foi maior no produto com lactose hidrolisada. A coesividade comportou-se de forma similar nos dois tratamentos, não alterando-se entre eles (p>0,05) e aumentando em ambos, e posteriormente estabilizando (p<0,05). / This study aimed to prepare a gourmet ice cream from milk with reduced lactose content. They were made, a traditional chocolate ice cream and other ice cream of the same flavor with hydrolyzed lactose. The amount of lactase enzyme used was 0.07% (m/m) over the volume of the prepared syrup. The Hydrolysis was performed at 45°C/three hours for the three experimental replicates. The binomial time and temperature used temperature were sufficient to complete hydrolysis of lactose in the syrup to prepare the ice cream, which was confirmed by analyzing the carbohydrate profile using liquid chromatography high performance (HPLC), which allows the lactose intolerant, consumption keeping in their diet the nutritional properties of milk without damage to health. The physicochemical and sensory analyzes were performed after the manufacture of ice cream. The rheological analysis, determination of pH and titratable acidity were carried out after manufacture and after 20 and 40 days of storage of ice cream with and without lactose. The hydrolysis of lactose did not affect the levels of fat, protein, ash, overrun and viscosity (p>0.05) when compared to those with lactose. Significant differences (p<0.05) for the reducing sugars content, expressed as lactose, non-reducing and expressed as sucrose, between the two treatments were identified. The results also demonstrated increased acidity (p<0.05) during storage in both treatments. For the lactosefree ice cream there was a rise in acidity newly manufactured product until the 20th day. The pH significantly changed (p<0.05) in time, but not between treatments. The lactose-free cream showed higher melting rate of the ice cream with lactose (p<0.05). The assessed sensory attributes, flavor, sweet taste and appearance were presented with greater acceptance (p<0.05) in ice cream with lactose, and the higher purchase intent, but the texture and creaminess have equal acceptance (p>0,05) with products and lactose. To profile analysis TPA, hardness and elasticity behaved similarly (p>0.05) in both ice creams. For the tackiness and adhesiveness only on lactose cream during storage was reduced (p<0.05), that after manufacturing only tackiness was higher in the product with hydrolyzed lactose. The cohesiveness behaved similarly in the two treatments is not changing between them (p>0.05) increase in both, and then stabilizing (p <0.05).
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Hidrolisados de isolado proteico do soro de leite obtidos com Alcalase livre e imobilizada : caracterização e detecção de proteínas alergênicas / Hydrolyzed whey protein isolate by free and immobilized Alcalase : characterization and allergic proteins detection

Pessato, Tássia Batista, 1989- 24 August 2018 (has links)
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
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Produção de nanofibras de celulose por hidrólise enzimática / Cellulose nanofibers produced by enzymatic hydrolysis

Tibolla, Heloisa, 1989- 25 August 2018 (has links)
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
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Desenvolvimento do pré-tratamento por explosão com vapor da palha de cana-de-açúcar para produção de etanol de segunda geração via hidrólise enzimática / Steam explosion pretreatment development of sugarcane straw for second generation ethanol production via enzymatic hydrolysis

Tomé, José Augusto Travassos Rios, 1983- 25 August 2018 (has links)
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
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Influência do tamanho de partícula nas etapas de pré-tratamento e hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar / Influence of particle size on the steps of pretreatment and enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse

Cesário, André Luís Lovizotto, 1988- 07 August 2014 (has links)
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
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Estudo da influência da matéria-prima no processo de produção de etanol a partir de bagaço de cana / Study of the influence of raw material in the ethanol production process from sugarcane bagasse

Andrade, Liliane Pires, 1985- 10 July 2014 (has links)
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
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Perfil dos compostos fenólicos em cogumelos comestíveis produzidos no Brasil / Phenolic profile of edible mushrooms produced in Brazil

Campos Junior, Francisco Alberto de Souza 23 August 2018 (has links)
Orientadores: Helena Teixeira Godoy, Adriana Dillenburg Meinhart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-23T01:34:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CamposJunior_FranciscoAlbertodeSouza_M.pdf: 1246600 bytes, checksum: b905d07826fda5d8fec16d039f87c03e (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Dentre as propriedades funcionais apresentadas pelos cogumelos, destacam-se as propriedades antioxidantes. A principal classe de compostos que colaboram com a atividade antioxidante são os compostos fenólicos. Alguns trabalhos já relataram a presença de compostos fenólicos em diversas espécies de cogumelos, porém estudos que avaliam o perfil dos compostos fenólicos em cogumelos comestíveis cultivados no Brasil são muito escassos. O objetivo desse trabalho foi identificar e quantificar os compostos fenólicos presentes em 4 espécies de cogumelos comestíveis (Agaricus bisporus, Pleurotus ostreatus, Pleurotus ostreatoroseus e Lentinula edodes) produzidas no Brasil, portanto foi desenvolvida uma metodologia de análise por eletroforese capilar através da otimização univariada do pH e análise da curva de mobilidade dos compostos fenólicos. Foi possível separar 11 compostos fenólicos já relatados em cogumelos. O método utilizou os seguintes parâmetros: 175 mmol.L-1 de ácido bórico, pH 8,5, 25°C, 30 kV, capilar 50 µm x 72 cm injeção de 50 mbar durante 5 segundos e detecção em 210 nm, em um tempo de corrida de 21 minutos. Foi realizado um estudo multivariado, utilizando-se um planejamento composto central (otimizando a concentração de ácido clorídrico, tempo e temperatura de extração) para a otimização da extração e hidrólise ácida dos compostos fenólicos presentes na matriz. A condição ótima de extração e hidrólise foi obtida analisando-se 0,3 g de amostra, com 6 mL de ácido clorídrico a 2 mol.L-1, sob refluxo a 79,9°C por 30 minutos. Dentre os compostos investigados, foram identificados e quantificados os ácidos homogentísico, p-cumárico e cinâmico, com predominância do último. O teor de ácido homogentísico variou entre 169,85 e 388,6, p-coumárico entre 25,97 e 103,32 e ácido cinâmico entre 23,38 e 454,07, todos em mg.kg-1 de amostra liofilizada. Foi possível visualizar diferença no perfil dos compostos fenólicos de cogumelos de diferentes variedades. O tipo de substrato no qual os cogumelos são cultivados também foi significativo para os resultados. Da mesma forma, foi possível identificar diferenças em amostras com diferentes graus de maturação / Abstract: Among the celebrated functional properties of mushrooms, it calls the attention their antioxidant properties. Antioxidant compounds of the mushrooms are mailing the phenolic compounds. Some studies have reported the presence of phenolic compounds in several species of mushrooms, but studies that evaluate the phenolic content in edible mushrooms grown in Brazil are scarce. The aim of this study was to identify and measure phenolic compounds present in four species of edible mushrooms (Agaricus bisporus, Pleurotus ostreatus, Lentinula edodes and Pleurotus ostreatoroseus) cultivated in Brazil. A methodology of analysis was developed using capillary electrophoresis with pH univariate optimization and analysis of the mobility curve of phenolic compounds, separating 11 phenolic compounds already described in the literature. The following conditions were determinated: 175 mmol.L-1 of boric acid, pH 8.5, 25°C, 30 kV, capillary of 50 µm x 72 with an injection of 50 mbar for 5 seconds and detection at 210nm, at a running time of 21 minutes. A multivariate study was conducted for the optimization of extraction and acid hydrolysis of phenolic compounds present in pattern. It was used a central composite design (optimizing the concentration of hydrochloric acid and extraction time and temperature). It was determined that the optimum condition for extraction and hydrolysis was samples of 0.3 g, 6 mL of hydrochloric acid at 2 mol.l-1 under reflux at 79.9°C for 30 minutes. Among other compounds investigated, homogentisic, p-coumaric and cinnamic acids were identified and quantified, with predominance of the last one. Homogentisic acid content varied from 169.85 to 388.6; p-coumaric acid from 25.97 to 103.32 and cinnamic acid from 23.38 to 454.07, in mg.kg-1 of lyophilized sample. Differences in phenolic content were observed for different varieties of mushrooms, type of substrate on which the mushrooms were grown and stage of maturity / Mestrado / Ciência de Alimentos / Mestre em Ciência de Alimentos
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Determinação de folatos em feijão / Determination of folate in beans

Cunha, Elenice Carla Emídio, 1986- 09 June 2013 (has links)
Orientador: Helena Teixeira Godoy / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-23T11:39:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cunha_EleniceCarlaEmidio_M.pdf: 877481 bytes, checksum: 0115f62caab877a3e3e74dfe26ca0466 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: No Brasil, o feijão obteve ampla difusão cultural e atualmente o país é considerado o maior produtor e consumidor do grão. Essa leguminosa é citada internacionalmente como uma fonte de folatos, um grupo de vitaminas pertencentes ao complexo B. Entretanto, é quase inexistente o levantamento de dados sobre o teor de folatos em feijões brasileiros. Os folatos participam de dois processos biológicos importantes: o ciclo de metilação, que consiste na transferência de carbonos e a biossíntese do DNA, fundamental para a manutenção das células. Sua deficiência está relacionada a problemas na formação do tubo neural em fetos, doenças cardiovasculares e alguns tipos de câncer. Deste modo, torna-se necessário um método eficiente para detectar e quantificar os folatos presentes nas diferentes variedades de feijão consumidas no país. O objetivo do trabalho foi determinar o teor de folatos por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), utilizando diferentes métodos de hidrólise enzimática, além de aplicar o método em quatro variedades de feijão comum (carioca, preto, vermelho e branco) e uma variedade de feijão de corda, avaliando o efeito do cozimento sobre os folatos presentes. Em comparação como os outros tratamentos, apenas o tratamento tri-enzimático foi mais eficiente na identificação e quantificação dos folatos. Nos feijões, foram detectatos somente o tetraidrofolato (THF) e o 5-metiltetraidrofolato (5-MTHF). Os folatos foram separados utilizando uma coluna C18 como fase estacionária, solução acidificada com ácido acético/acetonitrila como fase móvel, e detectados por fluorescência (?exc. 290 nm e ?emis 360 nm). Os limites de detecção e quantificação foram, respectivamente, 0,9 ng/mL e 5,4 ng/mL para o THF, e 0,7 ng/mL e 4,2 ng/mL para o 5-MTHF. O método apresentou linearidade na faixa de trabalho, além de repetitividade e reprodutibilidade. Nos feijões crus o teor de THF variou de 20,3 a 1484 µg/100g e o teor de 5-MTHF variou de não determinado a 60 µg/100g. Já nos feijões cozidos, que foram processados de acordo com a recomendação dos fabricantes, o teor de THF variou de 15,3 a 1207 µg/100g, e de 5-MTHF variou de não determinado a 31,3 µg/100g. Observou-se que as perdas por processamento foram significativas e diferentes entre as variedades de feijões, sendo o 5-MTHF o composto mais suceptível. Além disso, as perdas foram ainda maiores quando o feijão foi submetido ao remolho antes do cozimento, como no feijão branco. No feijão de corda foram encontrados os maiores teores de folatos, embora tenha sido encontrado apenas o THF. Houve diferenças significativas entre os três lotes de cada variedade, que pode ser devido à diversidade das condições de cultivo e variação de genótipos do feijão. Os dados mostram que o feijão brasileiro é uma boa fonte de folatos presentes na dieta / Abstract: The beans have been widespread used as a traditional food in Brazil and nowadays the country is the largest producer and consumer of this grain. This legume is referred internationally as a source of folates, which belong to the group of vitamins B complex. However, the data about folates from Brazilian beans are almost nonexistent. Folates take part in two important biological processes: the methylation cycle, that is the transfer of carbon, and the biosynthesis of the DNA, essential for cell maintenance. The folates deficiency is related to problems in neural tube formation in fetuses, cardiovascular disease and some cancers. Thus, it becomes necessary to develop an efficient method for detecting and quantifying folate present in different varieties of beans consumed in Brazil. The aim of this study was to determine the content of folates by high performance liquid chromatography (HPLC), using different enzymatic hydrolysis methods, and apply the method on four common bean (carioca, black, white and red) and a cowpea, as well as evaluating the effect of cooking process on the content of folates. The tri-enzyme treatment compared to other treatments was the most efficient for identification and quantification of the folates. Only the tetrahydrofolate (THF) and 5-methyltetrahydrofolate (5-MTHF) were detected in the beans. Folates were separated using a C18 column as the stationary phase, acidified solution with acetic acid/acetonitrile as the mobile phase, and were detected by fluorescence (290 nm and ?exc. ?emis 360 nm). The limits of detection and quantification were, respectively, 0.9 ng/mL and 5.4 ng/mL for THF, and 0.7 ng/mL and 4.2 ng/mL for 5-MTHF. The method was linear in the working range including repeatability and reproducibility. In raw beans the THF content ranged from 20.3 to 1484 µg/100g and the amount of 5-MTHF ranged from 60 µg/100g to not determined. Whereas for the cooked beans, which were cooked according to the manufacturer's recommendations, the content of THF ranged from 15.3 to 1207 µg/100g and the amount of 5-MTHF ranged from 31.3 µg/100g to not determined. It was observed that the losses due the process were significant between the different varieties of beans, were the 5-MTHF compound was more susceptible to degradation. Furthermore, the losses were even greater when the beans were subjected to soaking before cooking, as in white beans. In cowpea were found the highest levels of folates, although it has been found only THF. There were significant differences among the three batches of each variety, which may be due to the different growing conditions and variation in the bean genotypes. The data show that the Brazilian beans are a good source of folate present in the diet / Mestrado / Ciência de Alimentos / Mestra em Ciência de Alimentos
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Estudo da adsorção das enzimas do complexo celulolítico em bagaço de cana-de-açúcar submetido a diferentes pré-tratamentos e Avicel / Study of adsorption of enzymes from cellulolytic complex on Avicel and sugarcane bagasse submitted to different pretreatments

Machado, Daniele Longo, 1987- 12 November 2013 (has links)
Orientadores: Aline Carvalho da Costa, José Geraldo da Cruz Pradella / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T06:05:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Machado_DanieleLongo_M.pdf: 2642371 bytes, checksum: 08fe9958b60f1f20bc5bb385ae8820e4 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A hidrólise enzimática de materiais lignocelulósicos compreende uma etapa de adsorção das enzimas celulases a esse material, e as chamadas isotermas de adsorção são curvas extremamente úteis nesse estudo, pois indicam a forma como o soluto (adsorbato) adsorverá no adsorvente; dão uma estimativa da quantidade máxima de soluto que o adsorvente adsorverá, entre outras características importantes. São empregadas também para a obtenção de condições mais favoráveis e eficientes na conversão da biomassa a açúcares fermentescíveis. Assim, para melhor entendimento de como o processo da adsorção enzimática interfere nos rendimentos da hidrólise enzimática da celulose, este trabalho abordou estudos específicos, tais como, a determinação da cinética e dos parâmetros das isotermas de adsorção das enzimas do complexo celulolítico sobre diferentes biomassas. Trabalhou-se com o bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado hidrotérmico (BH) que apresentou 31,97% de lignina em sua composição e organossolve (BO), com 4,42% de lignina, e também com Avicel e com um isolado de lignina (IL). Os experimentos de cinética e isoterma de adsorção foram realizados em duplicata com volume reacional de 15 mL contendo tãmpão citrato de sódio 50 mM pH 4.8 complementado com with 0.02% de azida sódica por grrama de substrato onde a biomassa foi adicionada. Nos ensaios de cinética, os fracos foram incubados em um shaker (Marconi AM-832) a 50ºC e 4ºC, onde a agitação variou de 40 a 250 rpm. Foram recolhidas amostras dos frascos em tempos pré-determinados e centrifugadas por 15 min a 4,000 rpm para remoção dos materiais insolúveis. O teor de proteína do sobrenadante foi determinado usando o método de Bradford. As isotermas de adsorção da celulase para as biomassas foram conduzidas pela variação da quantidade proteica da enzima celulase (0,1 ¿ 4,5 mg/mL). Os dados experimentais foram estimados pela isoterma de adsorção de Langmuir usando o software OriginPro8.0. Os parâmetros Emax e Kp obtidos pelo ajuste dos dados experimentais mostraram-se diferentes para os diferentes materiais. Uma maior capacidade de adsorção (36,93 mg celulase/g de substrato) e, consequentemente, uma afinidade maior da enzima celulase pelo bagaço pré-tratado foi observada para o pré-tratamento hidrotérmico, pois a celulase, além de adsorver na celulose, também adsorve na lignina, em menor extensão. Os dados obtidos da isoterma de adsorção da celulase sobre o IL confirmam a adsorção improdutiva da enzima na lignina (Emax= 11,92 mg/g) e mostram como esses estudos da adsorção das enzimas em IL são importantes, porque se torna possível distinguir a adsorção a porções da celulose e frações da lignina. A agitação exerceu influência significativa no fenômeno de adsorção, onde o aumento da agitação até 150 rpm melhorou a mistura entre as enzimas e o substratos, porém, a partir de 200 rpm não foram observadas mudanças significativas nos perfis de enzima adsorvida. Palavras-chaves: Lignocelulose, cinética de adsorção, isoterma de Langmuir, hidrólise enzimática / Abstract: The enzymatic hydrolysis of lignocellulosic biomass involves one step of adsorption of cellulase enzymes on this material, and the adsorption isotherms are curves extremely useful for this research, because they show how the solute (adsorbate) will adsorb on the adsorbent; give an estimate of what is highest quantity of solute adsorbed by the adsorbent, among other information. They are also used to attain more favorable and efficient conditions in the conversion of biomass into fermentable sugars. Therefore, for a better understanding of how the enzymatic adsorption process interferes in the enzymatic hydrolysis of cellulose yields, this study has proposed specific studies, such as the determination of the kinetics and parameters of adsorption isotherms of enzymes from cellulolityc complex on different biomasses. Sugarcane bagasse hydrothermal pretreated (BH), which presented 31.97% (w/w) of lignin in its composition, and the organosolv (BO), with 4.42% (w/w) of lignin, were evaluated, as well as Avicel and an isolated lignin (IL). The adsorption kinetics and isotherm experiments assays were performed in duplicate with reaction volume of 15 mL of sodium citrate buffer 50 mM pH 4.8 supplemented with 0.02% sodium azide per gram of substrate to which biomass was added. The adsorption kinetics assays the flasks were incubated in shaker (Marconi AM-832) at 50ºC and 4ºC where the stirring ranged from 40 to 250 rpm. Flasks were withdrawn at different time intervals and centrifuged repeatedly for 15 min in a centrifuge at 4,000 rpm to remove insoluble materials. The protein content of the supernatant was determined using Bradford method (Bradford, 1976). Cellulase adsorption isotherm on biomasses was conducted by varying the amount of cellulase protein (0.1¿4.5 mg/mL). The experimental data were fit to the Langmuir adsorption isotherm using the software OriginPro 8.0. The parameters Emax and Kp estimated by experimental data adjustment showed different values to the different materials. The highest adsorption capacity (36.93 mg of cellulase/ g of substrate) and, consequently, the highest affinity of the cellulase enzyme for the pretreated bagasse was found for the hydrothermal pretreated bagasse, as cellulase, besides adsorbing on cellulose, also adsorbs on lignin to a lesser extent. The cellulase adsorption on IL data confirms the unproductive adsorption of the enzyme on lignin (Emax = 11.92 mg/g) and shows how these adsorption studies of enzymes in IL are relevant, because it becomes feasible to distinguish the adsorption on portions of cellulose and on lignin fractions. Stirring had significant influence on the adsorption phenomenon, with the increase in stirring up to 150 rpm improving the mixture of enzymes and substrate; however, over 200 rpm stirring influence was not significant. Key-words: Lignocellulose, adsorption kinetics, Langmuir isotherm, enzymatic hydrolysis / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestra em Engenharia Química

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