Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-09T14:37:53Z No. of bitstreams: 1 leonardedonascimentorodrigues.pdf: 25854217 bytes, checksum: 453640ec8891f48fcdefadcbf1a37740 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-06-27T13:30:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 leonardedonascimentorodrigues.pdf: 25854217 bytes, checksum: 453640ec8891f48fcdefadcbf1a37740 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-27T13:30:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 leonardedonascimentorodrigues.pdf: 25854217 bytes, checksum: 453640ec8891f48fcdefadcbf1a37740 (MD5) Previous issue date: 2012-08-24 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A energia é imprescindível para a economia e para o desenvolvimento do país. A iminente escassez de combustíveis fósseis e as atuais preocupações ambientais têm despertado uma nova corrida para as fontes de energia renovável. No Brasil, o uso do etanol de primeira geração é produzido por meio da fermentação do caldo de cana e o etanol de segunda geração ou etanol celulósico é produzido a partir do bagaço da cana-de-açúcar. O bagaço é normalmente queimado no próprio ambiente onde é produzido para geração de energia no processo de extração do caldo, podendo ser aproveitado para aumentar a produção de etanol celulósico. Neste trabalho, são apresentados resultados com base na utilização da espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) para caracterizar o processo de fragmentação do bagaço, visando à produção de etanol celulósico, a otimização do processo e ao entendimento teórico e experimental da espectroscopia por FTIR. A técnica de FTIR foi utilizada para caracterizar o bagaço pré-tratado de cinco variedades híbridas de cana-de-açúcar e para detectar diferenças entre essas variedades para produção de etanol. As amostras foram dividas da seguinte maneira: (a) Bagaço in natura; (b) Bagaço Extraído; (c) Celulignina; (d) Polpa celulósica. Foram caracterizadas 20 amostras. Em (a), as amostras foram apenas moídas com o objetivo de identificar as características ópticas do bagaço sem tratamento. Em (b), o bagaço foi pré-tratado com água e etanol para extração dos compostos não estruturais. Na etapa (c), o bagaço sofreu hidrólise ácida com ácido sulfúrico para romper a estrutura lignocelulósica e para remover o conteúdo de hemicelulose. Na etapa (d), o bagaço sofreu hidrólise alcalina com hidróxido de sódio para remover o maior conteúdo possível de lignina. Nas vibrações moleculares do bagaço in natura, foram obtidas bandas entre 1000 e 890 cm-1 que identificam a celulose; entre 1200 e 1000 cm-1 para hemicelulose e celulose; 1247 cm-1 para hemicelulose e lignina; entre 1430-1300 cm-1 com sobreposição para bandas de celulose, hemicelulose e lignina; entre 1610-1460 cm-1 para lignina; 1735 cm-1 para hemicelulose; entre 2920-2850 cm-1 para celulose; e entre 3800-3000 cm-1 para características de celulose cristalina. No processo de extração com água e etanol, não houve diferença. A hidrólise ácida foi efetiva na ruptura da estrutura lignocelulósica e na remoção de grande parte da hemicelulose, o que foi determinado pela diminuição ou pelo desaparecimento de algumas bandas. A hidrólise alcalina removeu parte da lignina e foi responsável pelas mudanças na estrutura lignocelulósica, comprovadas pelos deslocamentos de algumas bandas. Concluiu-se que o bagaço de cana pré-tratado com hidrólise ácida e alcalina tem ótimas condições de utilização para hidrólise enzimática e para fermentação a etanol e que as variedades de bagaço respondem de forma semelhante ao pré-tratamento. / Energy is indispensable for the economy and development of the Brazilian State. The imminent fossil fuels scarcity and current environmental concerns has attracted a new race for renewable energy sources. In Brazil, the use of first generation ethanol is produced by sugarcane juice fermentation and the second ethanol generation or cellulosic ethanol is produced from sugarcane bagasse. This residue is burned normaly in the place where is produced for energy generation in the juice extraction process, that can to be utilized for celulosic ethanol. In this context, the work present results based in use of optical Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) to characterize fragmentation process of sugarcane bagasse for ethanol cellulosic production and to otmize this process as well as to understand FTIR spectroscopy theory and experimentation. This technique was utilized to characterize pretreated bagass from five hybrid sugarcane varieties an to detect difference amont these varieties for ethanol production. Samples were divides as follow: (a) bagasse in nature; (b) bagasse extracted; (c) acid hidrolysis; (d) alkaline hidrolysis. 20 samples were characterized. In (a) samplas were only ground with objective to identify bagass optical characteristics no treatment. In (b) bagasse was pretreated with water and ethanol to extract non-structural compounds. In (c) bagasse suffered acid hydrolisis with sulfuric acid to disrupt bagasse lignocellulosic structure and to remove content hemicellulose and step (d) bagasse suffered hidrolisis alkaline with sodium hidroxide to remove most possible content of lignin. In molecular vibrations from in nature bagasse were obtained bands among 1000 and 890 cm-1 that identify cellulose charateristics, 1200 and 1000 cm-1 for hemicellulose and cellulose, 1247 cm-1 for hemicellulose and lignin, 1430 and 1300 cm-1 with superposition of cellulose, hemicellulose and lignin bands, among 1610 and 1460 cm-1 for lignin, 1735 cm-1 for hemicellulose, 2920 and 2850 cm-1 for cellulose and 3800 and 3000 cm-1 for crystalline cellulose characteristics. In the extraction process with water and ethanol were not observed difference. Acid hidrolysis was effective to disrupt lignocellulisic structure and to remove most part of hemicellulose, determined by decrease or disappearance of some bands. Alkaline hidrolysis removed part of lignin and was responsible by changes in the ligninocellusolic structure, provened by some bands displacements. It was concluded that pretreat sugarcane bagasse with acid and alkaline hidrolisis have great conditions of utilization to enzimatic hidrolisis and fermentation to ethanol and that bagasse varieties respond similarly to pretreatment.

Orientadores: Everson Alves Miranda, Sindélia Freitas Azzoni / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T03:57:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarinoBohorquez_MayraAlejandra_M.pdf: 2274078 bytes, checksum: b43b1a849020cc996eb872607460441e (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O crescente interesse pelo aproveitamento da matéria-prima renovável vem demandando novas tecnologias eficientes na produção de etanol de segunda geração a fim de reduzir os altos custos associados com as enzimas envolvidas na sacarificação. Este estudo teve como objetivo principal concentrar, através de precipitação com etanol, glicosil hidrolases responsáveis pelas atividades de endoglucanase, ?-glicosidase, FPase e xilanase produzidas por Trichoderma harzianum P49P11. As variáveis de precipitação testadas foram temperatura, concentração de etanol e pH do fermentado. O etanol demonstrou potencial para recuperar ao redor de 98% da atividade de xilanase correspondente a 17,6 U/mL através de precipitações com 90% de etanol (v/v) em todas as temperaturas testadas (5,0, 15 e 25°C) e pH 5,0. Sob estas mesmas condições de precipitação, 90% de etanol (v/v) e pH 5,0, porém a 5°C, foi obtida a máxima recuperação da atividade de celulase (FPase) sendo 77% correspondente a 0,08 U/mg. Esta última formulação causou precipitação instantânea. Desta forma, a precipitação com etanol pode ser considerada uma técnica eficiente para concentrar xilanase e, em certa medida, para o complexo de celulase / Abstract: Growing interest in the use of renewable raw materials for the production of second generation ethanol has led to the need of new efficient technologies to reduce the high costs associated with saccharification enzymes. This study aimed to concentrate by ethanol precipitation glycosil hydrolases responsible for FPase, ?-glicosidase, endoglucanase and xylanase activities produced by Trichoderma harzianum P49P11. The precipitation variables tested were temperature, ethanol concentration and pH of the fermentation broth. The results showed that the precipitation by ethanol recovered more than 98% of the total xylanase activity using ethanol at concentration of 90% (v/v) at all temperatures tested (5.0, 15 e 25°C) and pH 5.0. The maximum recovery of cellulose activity as FPase was 77% by precipitation carried out at this same ethanol concentration and pH (90% v/v and pH 5.0) but at 5.0°C. This last set of conditions caused almost instantaneous precipitation. Therefore, ethanol precipitation can be considered an efficient technique for xylanase concentration and, to a certain extent, for the cellulase complex / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestra em Engenharia Química

Orientadores: Aline Carvalho da Costa, Sindelia Freitas Azzoni / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T08:50:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bussamra_BiancaConsorti_M.pdf: 2624016 bytes, checksum: d09caf6db1941dc3b8ff17c802bb5ddb (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O alto custo da hidrólise enzimática para a conversão de biomassa lignocelulósica é um problema recorrente que limita a produção de bioetanol a partir desta fonte renovável e altamente energética. Muitos fatores afetam a eficiência do processo de hidrólise, como a recalcitrância do substrato lignocelulósico, eficiência do pré-tratamento, proporções e cargas das enzimas, inibidores e perda de atividade devido à adsorção não específica. Somado a estes fatores, o alto custo de produção de coquetéis enzimáticos limita a carga enzimática, o que contribui para a inviabilização técnica e econômica do processo. Dentre as abordagens consideradas promissoras para otimizar a reação de hidrólise, pode-se destacar o desenvolvimento de coquetéis artificiais bem balanceados envolvendo diferentes classes de enzimas. Este projeto estuda coquetéis enzimáticos otimizados para a hidrólise do bagaço de cana-de-açúcar pré-tratado, onde as enzimas provieram tanto de fonte comercial quanto de cultivos microbianos (Trichoderma reesei e Escherichia coli geneticamente modificada), seguidas de purificação. Planejamento experimental de mistura lattice simplex, seguido de planejamento fatorial, foram utilizados para a otimização da proporção enzimática. Em ambos os experimentos, a concentração de glicose liberada (g/L) foi a resposta avaliada. A fim de se reduzir o consumo de reagente, as hidrólises foram conduzidas em escala reduzida, cuja metodologia foi validada neste trabalho. A mistura enzimática otimizada, compreendida da fração T. reesei (80%), endoglucanase (10%) e ?-glicosidase (10%), foi capaz de converter 68,36% ± 5,57 da celulose contida no bagaço hidrotérmico, enquanto que os coquetéis comerciais Cellic CTec H2 e Celluclast converteram 70,43% ± 5,03 e 49,11% ± 0,49 do mesmo material, respectivamente, sob as mesmas condições de operação. Desta forma, este trabalho contribuiu com a identificação de atividades necessárias e de suas proporções ótimas para melhorar o coquetel enzimático de T. reesei, resultando no aumento da conversão do bagaço hidrotérmico. As estratégias de purificação de proteínas e análises de planejamento experimental e de sinergismo podem ser empregadas para a obtenção de coquetéis melhorados feitos sob medida para a hidrólise de outros materiais / Abstract: The high cost of converting lignocellulose by enzymatic hydrolysis is a recurring problem that limits the production of bioethanol from a renewable and highly energetic source. Many factors affect the efficiency of the hydrolysis process, such as lignocellulosic substrates recalcitrance, pretreatment efficiency, enzyme ratios and loadings, inhibitors and non-productive adsorption. Furthermore, the high production costs of enzyme cocktails limit the enzyme loads, which contribute to technical and economic infeasibility of this process. Among the promising approaches to optimize hydrolysis reaction, there is the development of well-balanced cocktails involving different classes of enzymes. This project studies optimized enzyme cocktails for hydrolysis of pretreated sugar cane bagasse, where the enzymes were provided from both commercial source and microorganism cultivation (Trichoderma reesei and genetically modified Escherichia coli), followed by purification. Experimental simplex lattice design, followed by factorial design, were performed to optimize the enzymatic proportion. In both experiments, released glucose concentration was the result evaluated. To reduce reagent consumption, the hydrolysis was carried out in micro assays scale, which methodology was validated in this study. The optimized enzyme mixture, comprised of T. reesei fraction (80%), endoglucanase (10%) and ?-glucosydase (10%), was capable of converting 68,36% ± 5,57 of the cellulose present in hydrothermal pretreated bagasse, whereas commercial cocktails Cellic CTec H2 and Celluclast converted 70,43% ± 5,03 e 49,11% ± 0,49 of the same material, respectively, under the same conditions. Thus, the work reported here contributed to the identification of needed activities and their optimal proportions to improve T. reesei enzymatic cocktail, enhancing hydrothermal bagasse conversion. Protein purification strategies and analyses of experimental design and synergism can be used to obtain improved cocktails to hydrolyze other materials / Mestrado / Engenharia Química / Mestra em Engenharia Química

Orientador: Flavia Maria Netto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-20T14:16:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VillasBoas_MarianaBattaglin_D.pdf: 3357506 bytes, checksum: 10d878e81440a9db2f379bd1dd93146f (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Tratamento térmico, alta pressão ou hidrólise enzimática, utilizados em conjunto ou separadamente, podem alterar determinantes antigênicos (epítopos) presentes nas proteínas, e têm sido estudados como estratégia para obtenção de produtos com menor potencial alergênico, porém ainda com sucesso limitado. A enzima transglutaminase (TG), que catalisa a reação de ligação cruzada inter ou intramolecular em diversas proteínas, também tem sido utilizada com este propósito. A associação da hidrólise enzimática com a polimerização por TG é uma estratégia ainda pouco explorada, mas que oferece boas perspectivas em relação à redução da antigenicidade de proteínas. Diante disso, o presente estudo teve como objetivos obter e caracterizar a ß-Lactoglobulina (ß-Lg) polimerizada por TG e a ß-Lg polimerizada pré e pós hidrólise enzimática com as proteases Alcalase, Neutrase ou bromelina, e avaliar o efeito destes processos na antigenicidade da proteína. A melhor condição de hidrólise da ß-Lg, com cada uma das proteases estudadas foi definida a partir de um delineamento composto central rotacional (DCCR), tendo como variáveis independentes a concentração de proteína (2,2 -7,8% p/v) e relação enzima : substrato (E:S), 6,9 - 28 U g-1 proteína e, como variável dependente o grau de hidrólise (GH), determinado pelo método pH-stat. A condição selecionada, 3% de proteína e E:S 25 U g-1, foi a utilizada para a hidrólise da ß-Lg pré ou pós polimerização com a enzima TG. As condições experimentais foram: (1) hidrólise da ß-Lg com as três enzimas, seguida de polimerização com TG (10 ou 25 U g-1) ou (2) polimerização da ß-Lg (7%p/v) com TG (10U TG g-1) realizada pós tratamento térmico ou na presença de agente redutor Cys (0,1 mol L-1), seguido por hidrólise com as diferentes proteases. As amostras hidrolisadas e as polimerizadas pré ou pós hidrólise foram caracterizadas por eletroforese SDS-PAGE/tricina, cromatografia líquida de alta eficiência de fase reversa (CLAE-FR), cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas (MS) e ensaios imunoquímicos (ELISA e Imunoblote). Os hidrolisados obtidos com Alcalase apresentaram 12,7% de GH e com Neutrase e bromelina aproximadamente 4%. Os perfis eletroforéticos da ß-Lg polimerizada pós tratamento térmico (ß-Lg TT TG) ou na presença de Cys (ß-Lg Cys TG), apresentaram bandas de massa molecular (MM) alta, porém a polimerização pós hidrólise, avaliada por eletroforese e cromatografia, não resultou em aumento da MM aparente dos hidrolisados. A ligação isopeptídica e-(?-Gln)Lys, catalisada pela TG, foi detectada em concentração mais elevada no material polimerizado pós hidrólise com alcalase, seguido do tratamento de polimerização da presença de Cys. No estudo da polimerização pré hidrólise, a alcalase foi a enzima que hidrolisou mais eficientemente tanto a ß-Lg como seus polímeros. Os polimerizados pre ou pós hidrólise com neutrase ou bromelina apresentaram ß-Lg residual, observada no perfil eletroforético e cromatográfico, sendo que para os hidrolisados com neutrase, a fração correspondente à ß-Lg residual apresentou maior intensidade. O tratamento isolado de hidrólise, principalmente com alcalase ou bromelina, ou a associação deste processo com a TG foram capazes de reduzir significativamente a resposta antigênica da ß-Lg. Os hidrolisados da ß-Lg com neutrase apresentaram reação antígeno-anticorpo apenas na região correspondente ao monômero da ß-Lg, sendo que a reação foi menos intensa após a polimerização do hidrolisado com a TG. As amostras foram submetidas à digestão in vitro e avaliadas por espectrometria de massas (MS/MS) quanto à identificação de epítopos lineares. Verificou-se que tanto a ß-Lg polimerizada após tratamento térmico ou na presença de Cys como a amostras polimerizadas pré ou pós hidrólise com bromelina apresentaram alguns fragmentos correspondentes aos epítopos, embora em menor número quando comparados aos epítopos identificados na ß-Lg nativa. Para o tratamento com a alcalase, isolado ou associado à TG, não foram identificados fragmentos correspondentes aos epítopos após digestão gastrointestinal das amostras. Os resultados obtidos indicaram que a hidrólise, principalmente com alcalase, associada ou não à polimerização com TG, foi capaz de reduzir a antigenicidade da ß-Lg, mostrando-se uma alternativa para a produção de alimentos hipoalergênicos / Abstract: Heat treatment, high pressure and enzymatic hydrolysis have been studied aiming at obtaining products with low allergenic potential since they can alter antigenic determinants (epitopes) in the protein. The transglutaminase (TG), an enzyme that catalyzes inter or intramolecular cross-link in different proteins has also been used to reduce the protein antigenicity. The association of enzymatic hydrolysis and polymerization by TG is another strategy for reducing the antigenicity of food proteins, promising that needs further research. Therefore, the present study aimed to obtain and characterize the ß-Lg polymerized by TG before or after enzymatic hydrolysis with the proteases alcalase, neutrase or bromelain and evaluate the effect of these processes on the protein antigenic response. The optimum conditions for hydrolysis of ß-Lg, obtained with the three different enzymes, were defined using a central composite rotatable design (CCRD), where the independent variables were protein concentration (2.2% -7.8 w / v) and enzyme: substrate ratio (E:S), 6.9 to 28 U g-1 protein, and the dependent variable (response) was the degree of hydrolysis (DH) determined by the pH-stat method. The hydrolysis condition defined by CCRD was 3% of protein (w/v) and E:S ratio 25 U g-1. The experimental conditions were: (1) hydrolysis of ß-Lg with the three enzymes used separately, followed by polymerization by TG (10 or 25 U g-1) or (2) polymerization of ß-Lg (7% w/v) by TG (10U g TG-1) after heat-treatment (80 °C/60 min) or in presence of reducing agent Cys (0.1 mol L-1), followed by hydrolysis. The samples were characterized by SDS-PAGE/tricine, reverse phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC), liquid chromatography coupled to mass spectrometry (HPLC-MS) and by immunochemical assays (ELISA and Imunoblote). The highest DH of the ß-Lg was obtained with alcalase (12.6%), while with neutrase or bromelain a DH of 4% approximately was achieved. The electrophoresis profiles of ß-Lg polymerized after heat treatment (ß-Lg TT TG) or in the presence of Cys (ß-Lg Cys TG) showed bands with high molecular mass (MM). On the other hand, the post-hydrolysis polymerization, analyzed by SDS-PAGE and RP-HPLC, resulted in no increase in the MM of the hydrolysates. The highest concentration of the cross-link, by formation of the isopeptide bound e-(?-Gln) Lys, was found in the sample polymerized after hydrolysis with alcalase, followed by the sample ß-Lg Cys TG. The polymerized pre or pos hydrolysis with neutrase or with bromelain showed residual ß-Lg, observed in electrophoretic and chromatographic profiles, and for hydrolysates with neutrase, the band corresponding to ß-Lg showed higher residual intensity. Alcalase was the enzyme which hydrolysed more efficiently both untreated and polymerized ß-Lg. Using neutrase or bromelain to hydrolyse polymerized ß-Lg, a residual ß-Lg (18.3 kDa) was observed in the electrophoretic and chromatographic profiles. The avaluation of antigenicity showed that hydrolysis treatment used alone, especially with alcalase or bromelain, or the combination of this process with TG was capable to reduce significantly the antigenic response of ß-Lg. The ß-Lg hydrolysed with neutrase showed antigen-antibody reaction only in the region corresponding to the ß-Lg monomer, and this reaction was less intense after the association of hydrolysis with neutrase and polymerization by TG. The samples were submitted to in vitro digestion and then analyzed by mass spectrometry (MS / MS) to identification of linear epitopes in the protein. It was verified that the polymerized samples (ß-Lg TT TG or ß-Lg Cys TG) as well as those polymerized before or after hydrolysis with bromelain, retained some fragments corresponding to the epitopes, although to a lesser extent when compared to the epitopes identified in the untreated ß-Lg. Interestingly that for the treatment with alcalase, associated or not with the TG, no epitopes were identified after gastrointestinal digestion. These results indicated that the hydrolysis, especially with alcalase, and the association of hydrolysis with polymerization, were capable to reduce the ß-Lg antigenicity and could be an alternative for elaboration of hypoallergenic products / Doutorado / Nutrição Experimental e Aplicada à Tecnologia de Alimentos / Doutor em Alimentos e Nutrição

Orientador: Américo Bortolazzo Correr / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-22T02:50:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gotti_ValeriaBisinoto_M.pdf: 22569671 bytes, checksum: 63a18f68fe04710cbb552ebb07904779 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The abstract is available with the full electronic document / Mestrado / Materiais Dentarios / Mestra em Materiais Dentários

Orientadores: Maria Aparecida Silva, Adriano Viana Ensinas / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T07:39:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Albarelli_JulianaQueiroz_D.pdf: 4345487 bytes, checksum: 3b35163c3127eaa2e83d7a92e58466c2 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Nesta tese, utilizou-se o simulador comercial Aspen Plus® para simular o processo de produção conjunta de açúcar, etanol e eletricidade em uma usina convencional e a produção de etanol e eletricidade em uma destilaria autônoma. A integração dos processos e diferentes usos para o bagaço excedente foram estudados. Foram avaliadas modificações nos processos convencionais para aumentar a produção de eletricidade e a produção de etanol de segunda geração, utilizando como matéria prima o bagaço ou fração fina do bagaço composta por células de parênquima (fração-P). Os casos estudados também foram avaliados economicamente e quanto à captação de água, propondo alternativas para minimização desta. Os resultados indicaram que a integração energética dos processos convencionais minimizou a quantidade de vapor necessária, disponibilizando uma maior quantidade de bagaço para outros usos. O uso do bagaço excedente, em conjunto com a palha, como combustível em um sistema de cogeração com a instalação de uma turbina de condensação, permitiu o aumento da eletricidade disponível em 244%, quando utilizada a maior quantidade de palha admitida para o caso estudado para a destilaria autônoma. Os casos que estudaram a fração-P apresentaram maior produção de energia elétrica e produção de etanol/t material lignocelulósico do que os casos de segunda geração a partir do bagaço. Todos os casos apresentaram captação de água superior à permitida no Estado de São Paulo, 1 m3/t de cana de açúcar, sendo desta forma considerada a concentração da vinhaça e o aproveitamento, após tratamento, da água de lavagem do material pré-tratado, para os casos de segunda geração. A análise econômica mostrou que é possível aumentar a lucratividade dos processos convencionais, a longo prazo, com modificações no sistema de cogeração resultando em pouca alteração no tempo de retorno do investimento. O uso da fração-P para produção de etanol de segunda geração, tendo como pré-tratamento LHW e utilizando custo baixo para as enzimas, se apresentou igualmente atrativo, do ponto de vista econômico, ao melhor caso estudado de modificações no sistema de cogeração. Menores tempo de retorno, rentabilidade do investimento e lucratividade, a longo prazo, foram encontrados para os casos que consideraram a produção conjunta de açúcar e etanol. A viabilidade econômica dos processos de segunda geração apresentou-se altamente dependente do custo das enzimas / Abstract: In this thesis, the commercial simulator Aspen Plus® was used to simulate the conventional mill producing sugar, ethanol and electricity and the autonomous distillery producing ethanol and electricity. The integration of processes and different uses for the surplus bagasse were studied. It was evaluated changes in conventional processes to increase electricity production and the production of second generation ethanol using bagasse or bagasse fine fraction composed by parenchyma cells (fraction-P). The cases were economically evaluated and water uptake was analyzed, alternatives were proposed to its minimization. The results indicated that the energy integration of the conventional processes minimized the amount of steam, it provided a larger amount of bagasse for other uses. The use of bagasse, together with sugarcanetrash, as a fuel to the cogeneration system considering the installation of a condensation turbine led to an increase of 244% in the available electricity when using the higher amount of sugarcane-trash studied for the autonomous distillery. The cases that studied the P-fraction showed higher production of electricity and ethanol/t lignocellulosic material than the cases of second generation that used bagasse. All cases presented water uptake higher than allowed in the state of São Paulo, 1 m3/t de sugarcane, therefore, it was considered the concentration of vinasse and recovery of wash water from the pre-treated material, for the second generation cases. The economic analysis showed that it is possible to increase the profitability of the conventional processes, in the long term, with changes in the cogeneration system resulting in little change in the payback time of the investment. The use of P-fraction for production of second generation ethanol, with the LHW pretreatment and considered low cost of the enzymes, was equally attractive, from an economic point of view, to the best studied case of changes in the cogeneration system. Lower payback time, return on the investment and long-term profitability were found for cases that considered the joint production of sugar and ethanol. The economic viability of the second generation process presented itself highly dependent to the enzyme cost / Doutorado / Engenharia Química / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Gustavo Henrique Goldman, Juliana Velasco de Castro Oliveira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T05:49:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Borin_GustavoPagotto_M.pdf: 4025117 bytes, checksum: 5d652481786ac0f6cf4259069d181514 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A parede celular vegetal é uma estrutura recalcitrante, composta por polissacarídeos complexos que podem ser quebrados em açúcares fermentáveis. A desconstrução desse material complexo pode ser feita por diversos tipos de enzimas hidrolíticas, que são produzidas naturalmente por uma variedade de microrganismos. Entre eles, o fungo Trichoderma reesei se destaca pela capacidade de produzir e secretar estas enzimas em grandes quantidades. Embora alguns trabalhos utilizando abordagens de proteômica e transcriptômica já tenham sido realizados com esse fungo, ainda não são conhecidos em detalhes os mecanismos moleculares responsáveis pela degradação da parede e a regulação gênica envolvida nesse sistema lignocelulolítico. O presente trabalho tem como objetivo principal a análise da expressão gênica global de T. reesei, crescido por 6, 12 e 24 horas em bagaço e colmo de cana-de-açúcar como fontes únicas de carbono, pela técnica de sequenciamento high-throughput de RNA (RNA-Seq). No transcriptoma de T. reesei foram identificadas sendo hiper-expressas as principais celulases, hemicelulases e proteínas acessórias relacionadas direta ou indiretamente com a desconstrução da parede vegetal. De modo geral, as celulases e hemicelulases apresentaram uma expressão maior do que outras enzimas, e o nível dos seus transcritos foi crescente ao longo do tempo tanto em colmo quanto no bagaço. A grande maioria dos genes de CAZymes e proteínas acessórias hiper-expressos foram compartilhados pelos dois substratos, o que demonstra que a estratégia usada por T. reesei para degradar a parede celular do colmo e do bagaço é similar. Adicionalmente, vários fatores de transcrição, proteínas de função desconhecida e transportadores supostamente envolvidos na assimilação dos açúcares liberados também foram hiper-expressos nas condições amostradas. Para validação do RNA-Seq, foi realizado PCR em tempo real de diversos genes hiper-expressos que codificam para enzimas hidrolíticas, reguladores transcricionais, proteínas acessórias e genes ainda não caracterizados. Para isso, a análise temporal foi ampliada para 30 minutos, 2, 4, 6, 12 e 24 horas de crescimento após o inóculo, o que permitiu uma análise mais detalhada da expressão desses genes. Como objetivo secundário, foi analisado o secretoma deste fungo e os açúcares concomitantemente liberados no sobrenadante. Estas análises indicaram que a desconstrução da parede celular já se inicia dentro de 6 horas pós inoculo, com a liberação de monômeros (principalmente xilose e glicose) dos polissacarídeos e secreção de diversas CAZymes. Ensaios enzimáticos também foram realizados, mostrando atividades celulo e hemicelulolíticas. Assim, descrevemos pela primeira vez o arsenal de enzimas transcritas e secretadas por T. reesei RUT C30, desde pontos inicias de crescimento, em bagaço explodido e colmo de cana-de-açúcar. Por fim, este trabalho também permitiu a identificação de vários genes, com função predita ou não, que podem abrir caminho para a descoberta de novos atuantes na resposta do fungo ao substrato lignocelulósico / Abstract: Plant cell wall is a recalcitrant structure composed of complex polysaccharides which can be broken down into fermentable sugars. The deconstruction of this complex material can be made by a variety of hydrolytic enzymes which are naturally produced by a variety of microorganisms. Among them, stands out the fungus Trichoderma reesei, able to produce and secrete those enzymes in large quantities. Although some studies using transcriptomics and proteomics approaches have been performed with this fungus, the molecular mechanisms responsible for the degradation of the cell wall and gene regulation involved in this lignocellulosic system are not well known. This work has as main objective the analysis of global gene expression of T. reesei grown at 6, 12 and 24 hours in sugarcane bagasse and culm as sole carbon sources by high-throughput RNA sequencing technology (RNA-Seq). In the T. reesei transcriptome, it was identified the major cellulases, hemicellulases and accessory proteins directly or indirectly related to the deconstruction of plant cell wall. In general, cellulases and hemicellulases exhibited higher expression than other enzymes, and the level of their transcripts was increased over the time in both culm and bagasse cultures. Most of up-regulated CAZymes and accessory proteins were shared between the two substrates, which demonstrates the strategy used by T. reesei to degrade the bagasse and culm cell wall is similar. Furthermore, several transcription factors, proteins of unknown function and transporters supposedly involved in the assimilation of sugars were also up-regulated in the sampled conditions. To validate the RNA-Seq data, real-time PCR of several up-regulated genes encoding hydrolytic enzymes, transcriptional regulators, accessory proteins and proteins not yet characterized was carried out. The time points was extended to 30 min, 2, 4, 6, 12 and 24 hours of growth after inoculation, allowing a more detailed analysis of the expression of these genes. As a secondary objective, T. reesei secretome and the sugars released in the supernatant were analyzed. It was shown that the sugarcane cell wall deconstruction begins within the first 6 hours post inoculation, releasing sugar monomers (mainly xylose and glucose) from polysaccharides due to the secretion of several hydrolytic enzymes. Enzymatic assays were also performed, showing cellulosic and hemicellulosic activities. Finally, this is the first study showing the arsenal of enzymes transcribed and secreted by T. reesei grown on steam exploded sugarcane bagasse and culm, at early time points. It was possible identify several genes, with predicted function or not, that can open new paths to discover novel players on the fungus response to lignocellulosic substrate / Mestrado / Microbiologia / Mestre em Genética e Biologia Molecular

Orientadores: Maria Angela de Almeida Meireles Petenate, Tânia Forster Carneiro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-27T17:37:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CardenasToro_FiorellaPatricia_D.pdf: 20104541 bytes, checksum: 3c5867a10520478debcff56ff3a375e4 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: A fibra de palma prensada (Elaes guineensis) é um resíduo procedente da indústria de extração de óleo de palma que possui na sua composição compostos bioativos tais como alfa- e beta-caroteno, assim como os polissacarídeos (celulose e hemicelulose). Estes compostos podem ser recuperados mediante processos de extração e hidrólise com a finalidade de produzir de forma sustentável, extratos enriquecidos com carotenoides e produtos hidrolisados com aplicação na indústria química, de alimentos e farmacêutica. Entre as tecnologias que utilizam solventes limpos a altas e baixas pressões, temos a extração por Soxhlet (LPSE-SOX), extração por percolação (LPSE-PE), extração por líquido pressurizado (PLE), extração com fluído supercrítico (SFE) e hidrólise subcrítica com água (SubWH). Neste trabalho, um processo integrado utilizando SFE e SubWH foi proposto como modelo de aproveitamento integral da fibra de palma prensada. O estudo incluiu a avaliação dos efeitos dos parâmetros operacionais de extração: temperatura e pressão empregando uma razão mássica de solvente por massa de matéria-prima (S/F) de 30 na obtenção de um extrato rico em carotenoides; e dos parâmetros operacionais de hidrólise: temperatura, pressão, S/F e tempo de residência na produção de monossacarídeos e oligossacarídeos nos produtos hidrolisados. Após esse primeiro estudo, um segundo estudo dos processos de extração LPSE-SOX, LPSE-PE e PLE utilizando etanol como solvente limpo foi realizado com o objetivo de explorar as condições de operação: temperatura, pressão e vazão na razão S/F de 20, que favorecessem a produção de um extrato rico em carotenoides (alfa e beta-caroteno) incluindo a avaliação econômica de cada processo. Os resultados do primeiro estudo para o SFE utilizando dióxido de carbono como solvente indicaram que o maior rendimento de carotenoides totais no extrato foi 800 ± 200 ug beta-caroteno/g extrato na condição de 318 K (45°C) e 15 MPa. Posteriormente, os experimentos de hidrólise subcrítica da fibra de palma desengordurada obtiveram uma mistura de produtos hidrolisados e produtos de degradação de açúcares, sendo a condição de 523 K (250°C), 15 MPa, tempo de residência de 2,5 min e S/F de 120 aquela com maiores rendimentos de açúcares redutores totais (22,9 g glicose/100 g carboidrato). Este estudo mostrou a viabilidade de integração de processos para o melhor aproveitamento da fibra de palma prensada. Na segunda parte do estudo, os processos de extração com etanol à baixa e alta pressão com melhores rendimentos de carotenoides foram: 305 ± 18 ug alfa-caroteno/g extrato e 713 ± 46 ug beta-caroteno/g extrato para o processo PLE na condição de 308 K (35°C), 4 MPa, 2,4 g/min e 37 min; 142 ± 13 ug alfa-caroteno/g extrato e 317 ± 46 ug beta-caroteno/g extrato para o processo LPSE-SOX num tempo de 6 h; 79 ± 9 ug alfa-caroteno/g extrato e 195 ± 20 ug beta-caroteno/g extrato para o processo LPSE-PE na condição de 308 K (35°C), 2,4 g/min e 37 min. Os custos de manufatura (COM) na escala industrial de 0,5 m3 utilizando 2 extratores em modo contínuo foram de US$98,1/g carotenoide para o processo LPSE-SOX; US$48,9/g carotenoide para o processo LPSE-PE e US$28,7/g carotenoide para o processo PLE. Diante dos resultados obtidos no primeiro e segundo estudo, um estudo cinético dos processos de extração a altas pressões PLE e SFE foi realizado nas condições operacionais que obtiveram altos rendimentos de carotenoides no extrato. O rendimento de extração na razão S/F de 7 e 10 resultou em 90% do total do extrato obtido no final da extração para o processo PLE e SFE, respectivamente. Para o processo PLE e SFE os menores valores de COM foram encontrados para as capacidades de extratores industriais de 0,05 m3 e 0,5 m3. Para o processo PLE, na razão S/F de 8 obtiveram-se os menores valores de COM e COM* específico: US$30,4/kg extrato e US$0,02/g carotenoide para 0,5 m3. Uma tendência similar foi observada para o processo SFE com valores de COM de US$30,8/kg extrato e US$0.08/g carotenoide para 0,5 m3. Baseados nestes resultados, o processo PLE apresenta uma melhor vantagem econômica que o processo SFE e pode ser considerado como a primeira etapa do processo integrado de obtenção de extrato rico em carotenoides seguido do processo SubWH para a obtenção de produtos hidrolisados / Abstract: Pressed palm fiber (Elaes guineensis) is a residue obtained from the palm oil extraction industry that is a source of bioactive compounds such as alpha- and beta-carotene present in the residual oil and polysaccharides (cellulose and hemicellulose), which can be recovered by extraction and hydrolysis processes in order to produce in a sustainable manner extracts enriched with carotenoid for direct application in food industry as additives and/or formation of hydrolysate products with high yields of monosaccharides and oligosaccharides with application in the chemical food and pharmaceutical industry. Technologies that use clean solvents at high and low pressures include Soxhlet extraction (LPSE-SOX), extraction by percolation (LPSE-PE), pressurized liquid extraction (PLE), supercritical fluid extraction (SFE) and subcritical hydrolysis (SubWH). In this work, an integrated process using SFE and SubWH was proposed as the model of completely utilization of pressed palm fiber. The study included the evaluation of the effects of operating parameters of extraction: temperature and pressure at the ratio of solvent mass to feed mass (S/F) of 30 in the obtaining of extracts rich in carotenoids and the study of operational parameters of hydrolysis: temperature, pressure, S/F and residence time on the production of monosaccharides and oligosaccharides in the hydrolyzed products. After this first study, a second study of the extraction processes LPSE-SOX, LPSE-PE and PLE using ethanol as a clean solvent was conducted in order to explore the operational conditions: temperature, pressure and flow rate at S/F ratio of 20, which promotes the production of an extract rich in carotenoids (alpha- and beta-carotene) including the economic evaluation of each process. Results of the first study for SFE using carbon dioxide as a solvent indicated that the highest yield of total carotenoids in the extract was 800 ± 200 ug alpha-carotene/g extract at the condition of 318 K (45°C) and 15 MPa. Thereafter, the experiments of subcritical hydrolysis of defatted pressed palm fiber resulted in a mixture of hydrolysate products and sugar degradation products, where the condition of 523 K (250°C), 15 MPa, residence time of 2.5 min and S/F 120 presented the highest yield of total reducing sugars (glucose 22.9 g/100 g carbohydrate). In the second part of this study, the extraction processes with ethanol at low and high pressure with highest yields of carotenoids in extracts were: 305 ± 18 ug alpha-carotene/g extract and 713 ± 46 ug beta-carotene/g extract for the PLE process at the condition of 308 K (35°C), 4 MPa, 2.4 g/min and 37 min; 142 ± 13 ug alpha-carotene/g extract and 317 ± 46 ug beta-carotene/g extract for LPSE-SOX process at 6 h; and 79 ± 9 ug alpha-carotene/g extract and 195 ± 20 ug beta-carotene/g extract for LPSE-PE process at condition of 308 K (35°C), 2.4 g/min and 37 min. The cost of manufacturing (COM) for the industrial scale of 2 extractors in continuous mode with capacity of 0.5 m3 were US$98.1/g carotenoid for the LPSE-SOX process, US$48.9/g carotenoid for the LPSE-PE process and US$28.7/g carotenoid for the PLE process. From the results obtained in the first and second study, a kinetic study of the PLE and SFE processes at the operating conditions which obtained the highest carotenoid yields from pressed palm fiber was carried out in order to find the adequate processing time and manufacturing cost. The results showed that the extraction at the S/F ratio of 7 and 10 resulted in extract yields higher than 90% for the PLE and SFE process. On the other hand, the carotenoid yield of carotenoids in the extract increased with the S/F ratio. For PLE and SFE processes, the lowest COM values were found for the industrial scale of extractors of 0.05 and 0.5 m3. For PLE process, the S/F ratio of 8 resulted in the lowest COM and specific COM* value: US$30.4/kg extract and US$0.02/g carotenoid for 0.5 m3. A similar trend was observed for the SFE process with values of US$30.8/kg extract and US$0.08/g carotenoid for capacity of 0.5 m3. Based on these results, the PLE process is economically more advantageous than the SFE process and PLE can be considered as the first step of the integrated process for obtaining of extract rich in carotenoids followed by SubWH for obtaining of hydrolysate products / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutora em Engenharia de Alimentos

Embora a indústria da carne utilize a marinação em larga escala, o comportamento da penetração da salmoura em bifes massageados de carne bovina é pouco conhecido. O músculo Biceps femoris tem sido considerado pouco macio e suculento e apresentado grande variação de maciez intermuscular. Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da marinação com adição de proteína hidrolisada de soja sobre a estrutura muscular de porções distintas do Biceps femoris e suas implicações sobre a qualidade de carne. No Capítulo 2, 3 e 4, seis músculos bovinos foram submetidos aos tratamentos: CONTROLE (bifes não massageados), CS (bifes massageados com salmoura) e SPHS (bifes massageados com salmoura adicionada de proteína hidrolisada de soja). No capítulo 2, os músculos foram divididos em duas porções: Origem (PO) e Inserção (PI), e os tempos de massageamento foram 30 e 60 min. No capítulo 3 e 4, os músculos foram divididos em três porções: Origem (PO), Inserção 1 (PI1) e Inserção 2 (PI2), e os bifes destas porções foram armazenados por 1 e 12 dias após equalização da salmoura, exceto os bifes CONTROLE que foram armazenados somente por 1 dia. As análises realizadas foram: mensuração da penetração da salmoura, determinação do melhor tempo de massageamento, pH, rendimento (REND), colágeno total (CT), composição centesimal, perdas por gotejamento (PPG), perdas por cocção (PPC), força de cisalhamento (FC), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análises microbiológicas e sensoriais. O delineamento experimental utilizado foi em blocos inteiramente casualizados, onde cada músculo representou um bloco. A análise de mensuração da penetração da salmoura demonstrou que os bifes SPHS, massageados por maior tempo (60 min), obtiveram maior absorção e retenção de salmoura ao longo da profundidade dos bifes. A PI2 apresentou menor quantidade de CT em comparação às demais, para o CONTROLE. Já os bifes CS e SPHS da PO e PI1 obtiveram menores quantidades de CT em comparação aos bifes destes mesmos tratamentos da PI2. Os bifes massageados não sofreram efeito de tempo de armazenamento e foram mais macios, suculentos e melhor pontuados para impressão global em comparação ao CONTROLE. O pH dos bifes se elevou com os tratamentos CS e SPHS e pareceu influenciar sobre o REND das porções de forma que, a PO obteve menor pH e maior REND, enquanto a PI resultou em maior pH e menor REND. Menores PPG, PPC e FC foram observados para os bifes CS e SPHS e o período de 12 dias de armazenamento permitiu que as PPC e FC diminuíssem. Respostas similares entre a maciez sensorial e objetiva foram observadas nas porções do músculo de forma que, as PIs foram mais macias do que a PO. A analise MEV demonstrou inchaço das fibras e diminuição dos espaços interfibrilares nos bifes massageados CS e SPHS. / Although meat industry uses marination in large-scale, the brine penetration behavior in tumbled steaks from bovines is little known. The Biceps femoris muscle has been considered little tender and juicy, and presented large range of intramuscular tenderness. Therefore, the objective of this work was to evaluate the effect of marination added of hydrolyzed soy protein on the muscular structure of different portions from the Biceps femoris and its implication on beef quality. In Chapter 2, 3 and 4, steaks from six bovine muscles were submitted to the treatments: CONTROL (no tumbling or addition of brine), WTB (with tumbling and addition of brine), and WTB/HSP (with tumbling and addition of brine plus hydrolyzed soy protein). In Chapter 2, the muscles were divided in two portions: Origin (OP) and Insertion (IP), and the tumbling times were 30 and 60 min. In Chapter 3 and 4, the muscles were divided in three portions: Origin (OP), Insertion 1 (IP1) and Insertion 2 (IP2), and their steaks were stored for 1 and 12 days after equalization of brine, except to the CONTROL steaks that were only stored for 1 day. The analyses performed were: monitoring of brine penetration, pH, yield (YIE), total collagen (TC), proximate composition, drip loss (DL), cooking loss (CL), shear force (SF), scanning electron microscopy (SEM), microbiologic and sensory. The experimental design was completely randomized blocks, where each muscle represented one block. The analysis of monitoring of the brine penetration showed that the WTB/HSP steaks, tumbled for largest time (60 min), had higher absorption and retention of brine along the depth of the steaks. The IP2 presented lower TC amount in relation to other portions, in CONTROL steaks. However, the WTB and WTB/HSP steaks from OP and IP1 had lower TC amount when compared to IP2, in these same treatments. The tumbled steaks were not affected by storing time and were tender, juicier and better scored for overall satisfaction with regard to CONTROL steaks. The pH of the steaks was elevated with the WTB and WTB/HSP treatments and appeared to influence the YIE of the portions, where OP had lower pH and higher YIE, while IP resulted in higher pH and lower YIE. Lower DL, CL and SF were observed for WTB and WTB/HSP steaks and the storing time of 12 days allowed that the CL and SF declined. Similar responses between sensory tenderness and SF were observed in the muscle portions, which IPs were tender than OP. The SEM analysis showed swelling of fibers and decrease of spaces between fibrils in tumbled WTB and WTB/HSP steaks

Resumo: --- / Doutor