Orientador: Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez / Coorientador: Eleni Gomes / Banca: Adalberto Pessoa Junior / Banca: Luciano Takeshi Kishi / Resumo: O complexo enzimático xilanolítico é responsável por hidrolisar as ligações glicosídicas entre os monômeros constituintes da xilana, sendo esta um polissacarídeo presente na porção hemicelulolítica das paredes celulares vegetais, e suas enzimas se destacam pelas diversas aplicações industriais. O objetivo do projeto foi efetuar a caracterização e isolamento das xilanases produzidas pelo fungo termofílico Rasamsonia emersonii em cultivo em estado sólido. Foram realizados ensaios para avaliar os efeitos do pH, da temperatura, de diversas substâncias químicas, cátions e compostos fenólicos na atividade enzimática. A estimativa da massa molecular foi realizada por eletroforese em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE) e por cromatografia de filtração em gel em resina Sephadex G-75. Como valor ótimo para o extrato enzimático bruto obteve-se 5,5 e 7,0 para o pH, e 80ºC para a temperatura ótima em incubação de 4 minutos. Em relação à estabilidade do extrato bruto, os maiores valores ocorreram entre as faixas de pH de 4 a 5,5, e 50ºC para temperatura. Todos os reagentes testados apresentaram diminuição da atividade enzimática sobre o extrato bruto, por outro lado, o agente quelante EDTA aumentou 4%. Os cátions testados aumentaram (Na+, K+, Cd2+, Sr2+, Ca2+) ou diminuíram (Zn2+, Al3+, Fe3+, Mn2+, Mg2+, Ni2+, Ba2+, Li+, Co2+, Cr3+ e Cu2+) a atividade. Em relação aos compostos fenólicos, somente o ácido tânico induziu decréscimo da atividade xilanolítica do extrato bruto. O pI foi estimado em... / Abstract: The xylanolytic enzyme complex is responsible for hydrolyzing glycosidic bonds between the monomers of xylan, being a polysaccharide present of the hemicellulolitic in plant walls. These enzymes standing out because have many industrial applications. The objective of this investigation was to characterize and isolate the xylanases present in the crude extract produced by the thermophilic fungus Rasamsonia emersonii in solid state cultivation. Tests were performed to evaluate the effects of pH, temperature, various chemicals and cations on enzymatic activity, determining optimal conditions and stability of the enzymes. The molecular weight estimation was performed by polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and gel filtration chromatography on Sephadex G-75 resin. Optimum pH values obtained were 5.5 and 7.0 and 80ºC for the optimum temperature for a 4 minutes incubation for the crude enzyme extract. Regarding the stability of the crude extract, the highest values occurred between the ranges of 4 to 5.5 for pH, and 50ºC for thermal stability. All the reagents tested showed enzymatic inhibition on the crude extract, on the other hand, the chelating agent EDTA increased enzyme activity by 4%. The tested cations increased (Na+, K+, Cd2+, Sr2+, Ca2+) or decreased (Zn2+, Al3+, Fe3+, Mn2+, Mg2+, Ni2+, Ba2+, Li+, Co2+, Cr3+ and Cu2+) activity. In relation to the phenolic compounds, only tannic acid induced a decrease in the xylanolytic activity of the crude extract. The pI ... / Mestre

O projeto visou aumentar a produção de celulases em fungos T. harzianum IPT 821 e T. reesei QM 9414. Esporos foram submetidos à radiação UV-C. Células das colônias mais capacitadas ao crescimento foram sucessivamente cultivadas em meio solidificado, contendo concentrações progressivamente reduzidas fonte de carbono, de modo a resultar pressão ambiental seletiva e crescente. Após esta etapa as linhagens isoladas foram cultivadas em meio composto por bagaço de cana/farelo de trigo na proporção 80/20, 60% de umidade, 30°C por 72h. Uma linhagem, originária da cepa IPT 821, apresentou atividade de 3,7 FP U/gms, 50% superior em relação à parental: 2,6 U/gms (p=0,001; p<0,05). Análises das frações enzimáticas indicaram uma diferença significativa (p=0,001; p<0,05) na atividade de xilanase: 4,7 U/gms (mutante) e 4 U/gms (parental). Ensaios de hidrólise, Avicel como substrato (1% de sólidos; w/v) indicaram um aumento de quase 70% na hidrólise em 48h, da mutante em comparação à parental (8,7% (mutante) e 4,8% (parental), concentração enzimática de 2,5 FP U/gms). / This project aimed to increase cellulase production in fungi T. harzianum IPT 821 and T. reesei QM 9414. Spores were exposed to UV-C radiation. Colonies were plated and those showing best growth were successively cultivated in plates containing increasingly stress conditions reduced concentrations of the carbon source thus creating a progressive selective pressure. After this pre-selection step isolated strains were cultivated in medium comprising sugar cane bagasse and wheat straw, in the proportion of 80/20 respectively, 60% of moisture, 30°C for 72h. One strain, originated from IPT 821 strain, showed a cellulolytic activity of 3,7 U/gdw; 50% superior to the parental strain: 2,6 U/gdw (p=0,001; p<0,05). Analysis of the enzymatic cocktail showed significant difference (p=0,001; for p <0,05) on xylanase activity: 4,7 U/gdw (mutant strain) and 4 U/gdw (parental strain). Hydrolysis assays, using Avicel as substrate (1% w/v) showed an increase on hydrolysis of about 70%, in 48h (8,7% (mutant strain) and 4,8% (parental strain), enzyme load of about 2,5 U/gdw).

Orientador: João Cláudio Thoméo / Banca: José Teixeira Freire / Banca: Pedro de Oliva Neto / Banca: Andreas Bück / Banca: Vanildo Luiz Del Bianchi / Resumo: Esta tese trata da ampliação de escala de biorreatores de leito empacotado para produção de celulases fúngicas por fermentação em estado sólido (FES), constando de etapas experimentais, desenvolvidas no Brasil, e de modelagem e simulação, realizada na Alemanha. Em escala de frascos, foram obtidos parâmetros cinéticos de crescimento dos fungos termofílico Myceliophthora thermophila I-1D3b e mesofílico Trichoderma reesei QM9414. O crescimento foi estimado com base no teor de proteínas e as velocidades específicas de crescimento foram μ = 0,06 e 0,10 h-1 para os fungos termo e mesofílico, respectivamente. No período sanduíche, foi proposto um modelo heterogêneo bidimensional capaz de prever perfis de temperatura, umidade e crescimento fúngico ao longo do processo em qualquer posição do biorreator. Simulações empregando este modelo ao cultivo de M. thermophila em biorreator de leito empacotado com 7,62 cm de diâmetro interno indicaram que não deveria haver sobreaquecimento, mas perfis de umidade poderiam comprometer a produtividade na zona próxima à entrada de ar. Em ampliação de escala, foram realizados experimentos em biorreatores de leito empacotado empregando-se ambos os fungos e, como substratos, bagaço de cana e farelo de trigo. O rendimento do processo foi medido em termos de atividades celulolíticas, bem como se analisaram perfis de temperatura ao longo do processo e de umidade final do fermentado. Para ambos os fungos, em biorreator com 7,62 cm de diâmetro, não houve sobreaquecimento do leito para substrato contendo fibras de bagaço, concordando com simulações. Em biorreator com diâmetro 20 cm, observou-se um perfil térmico radial expressivo, com aumento de temperatura de até 10 ºC no centro do leito. Com o fungo termofílico M. thermophila, as atividades médias de endoglucanase e xilanase atingiram, respectivamente, 785 e 2120 U/gss no biorreator estreito e 580 e 2070 U/gss no biorreator largo... / Abstract: This thesis deal with the scale-up of packed-bed bioreactors for fungal cellulases production by solid-state fermentation (SSF), comprising experimental steps, developed in Brazil, and modeling and simulation, developed in Germany. At flasks scale, growth kinetic parameters were obtained for thermophilic fungus Myceliophthora thermophila I-1D3b and mesophilic one Trichoderma reesei QM9414. Growth was estimated based on protein content and specific growth rates were μ = 0,06 and 0,10 h-1 for thermo and mesophilic fungi, respectively. During the abroad period, it has been proposed a heterogeneous two-dimensional model able to predict temperature, moisture content and fungal growth profiles throughout the process at any position of the bioreactor. Simulations using this model for the cultivation of M. thermophila in a packed-bed bioreactor with internal diameter 7.62 cm addressed that is shouldn't happen overheating; however, moisture content profiles could harm enzyme productivity in the vicinity of the air inlet. On scaling-up, experiments in packed-bed bioreactors employing both fungi and sugar cane bagasse and wheat bran as substrates were carried out. The process yield was measured as cellulolytic activities, as well as temperature profiles along the process and final moisture contents of the fermented materials were obtained. For both fungi, in bioreactor with 7.62 cm diameter, there was no overheating of the bed when substrate contained bagasse fibers, agreeing with simulations. In bioreactor with 20 cm diameter, an expressive radial thermal profile has been observed, with temperature increasing up to 10 ºC at bed central axis. With thermophilic fungus M. thermophila, average activities of endoglucanase and xylanase reached, respectively, 785 and 2120 U/gss in thin-bioreactor and 580 and 2070 U/gss in large-bioreactor. With mesophilic fungus T. reesei, average activities of endoglucanase and ... / Doutor

Orientador: Ana Lúcia Barretto Penna / Banca: Katia Sivieri / Banca: Juliano De Dea Lindner / Banca: Ana Carolina Conti e Silva / Banca: Eleni Gomes / Resumo: No Brasil, o queijo Muçarela de búfala tem uma boa aceitação pelos consumidores e mercado em expansão. Entretanto, há escassez de dados científicos em âmbito nacional sobre as bactérias acido láticas (BAL) autóctones envolvidas nos processos tradicionais de fabricação deste produto. Assim, este estudo teve o objetivo de identificar e caracterizar as BAL autóctones isoladas durante as etapas do processo de produção e período de estocagem do queijo Muçarela de búfala, assim como avaliar a dinâmica e a evolução da microbiota lática, suas características tecnológicas e o potencial de aplicação industrial. Para isso, em um primeiro momento, cento e cinquenta e duas culturas láticas isoladas das amostras de leite in natura, coalhada, massa filada, queijo Muçarela de búfala e soro de conservação recém processados e durante o período de estocagem foram caracterizadas pela capacidade de crescer em diferentes temperaturas (15, 30 e 45 °C), pH (4,5 e 9,6), concentrações de NaCl (4,0, 6,5 e 10,0%) e pela capacidade de produzir CO2 a partir do uso da glicose. A biodiversidade e a evolução das BAL foram avaliadas pelo sequenciamento do gene 16S rRNA e pelas técnicas de RAPD-PCR e RFLP-PCR. Quanto à viabilidade nas diferentes condições, a maioria das cepas analisadas cresceu a 30 °C e na presença de 6,5% de NaCl, e em geral, cresceram bem em pH 9,6. As BAL isoladas foram identificadas como: Enterocccus faecalis, Lactococcus garvieae, Lactobacillus helveticus, Lactococcus lactis, Streptococcus thermophilus, Leuconostoc citreum, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Enterococcus sp., Lactobacillus fermentum, Lactobacillus casei e Leuconostoc mesenteroides. A técnica de RAPD-PCR permitiu avaliar a dinâmica das BAL representativas nas diferentes etapas de processamento e no período de estocagem do queijo Muçarela. Sessenta clusters foram obtidos pela técnica de RAPD-PCR... / Abstract: In Brazil, buffalo Mozzarella cheese has good acceptance by its consumers and growing market. However, there are few scientific data about autochthonous lactic acid bacteria (LAB) involved in traditional manufacturing processes of this product nationally. Thus, this study aimed to identify the autochthonous LAB isolated during the buffalo Mozzarella cheese manufacture and storage period, as well as to evaluate the evolution and dynamic of lactic microbiota and their technological characteristics and potential of industrial application. First, isolated one hundred fifty-two lactic cultures isolated from raw milk, curd, stretched curd, mozzarella cheese, and solution of maintenance after being produced and during storage were characterized by the ability to grow in different temperatures (15, 30 and 45 °C), pH (4.5 and 9.6) and concentrations of NaCl (4.0, 6.5 and 10.0%), as well as the ability to produce CO2 from glucose. The biodiversity and evolution of LAB were evaluated by 16S rRNA gene sequencing, RAPD-PCR, and RFLP-PCR techniques. Regarding the growth under different conditions, most of the strains grow well at 30 °C, are feasible in the presence of 6.5% NaCl, and in general, presented best growing in pH 9.6. The isolated LAB were identified as: Enterocccus faecalis, Lactococcus. garvieae, Lactobacillus helveticus, Lactococcus lactis, Streptococcus thermophilus, Leuconostoc citreum, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Enterococcus sp., Lactobacillus fermentum, Lactobacillus casei and Leuconostoc mesenteroides. The RAPD-PCR technique allowed evaluating the dynamics of representative LAB in the different steps of Mozzarella production and storage period. Sixty clusters were obtained by RAPD-PCR. All cultures grouped by RAPD-PCR, which presented more than 85% of similarity (114 cultures), were assessed by RFLP-PCR. Most of the LAB was clustered with 100% similarity by RFLP-PCR technique... / Doutor

Orientador: Eleni Gomes / Coorientador: Marney Pascoli Cereda / Banca: Ana Lúcia Barreto Penna / Banca: Christiane da Costa Carreira Nunes / Banca: Luiz Carlos Basso / Banca: Sandra Regina Ceccato Antonini / Resumo: A biomassa lignocelulósica é fonte alternativa para a produção de etanol. Entre os substratos produzidos no Brasil, o bagaço de cana-de-açúcar é abundante e disponível. Um uso compatível com a geração do bagaço seria a produção de etanol. Duas formas de hidrólise do bagaço são possíveis, a química e a enzimática. Qualquer que seja a via de hidrólise, o mosto conterá D-xilose por ser a pentose mais abundante na constituição do material lignocelulósico. A disponibilidade de mi-cro-organismos que fermentam pentoses é imprescindível para desenvolvimento de processos de produção de etanol hemicelulósico. Para contornar essa limitação, a pesquisa buscou selecionar cepas de leveduras capazes de converter em etanol a xilose presente no meio semissintético e no hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar. Para tanto realizou-se coletas de amostras de caldo de cana e flo-res, e o isolamento das cepas foi feito em meio contendo xilose como fonte de carbono. Fez-se uma triagem por meio dos testes biológicos de avaliação de produção de etanol seguindo a metodologia de rastreio em placas. As leveduras que apresentaram respostas positivas no teste das placas foram identificadas por meio do sequenciamento dos domínios D1/D2 do rDNA. De um total de cento e sessenta e cinco cepas isoladas, quatro foram selecionadas por sua possível capacidade de fer-mentar D-xilose. Essas leveduras foram identificadas como Wickerhamomyces ano-malus, Schizosaccharomyces pombe e Starmerella meliponinorum. Foram feitas avaliações quantitativas da produção de etanol a partir da xilose e, para fins de comparação, também foi avaliada a produção de etanol a partir da glicose. As leve-duras que produziram etanol em meio semissintético foram selecionadas para fer-mentação em hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana-de-açúcar. Para essa avaliação, o bagaço de cana foi submetido à hidrólise ácida... / Abstract: The biomass lignocellulosic is an source alternative for the production of etha-nol. Among the substrates produced in Brazil sugar cane bagasse is abundant and available. Compatible with the generation of bagasse use would be the production ethanol. Two ways are possible hydrolysis of bagasse, the chemical and enzymatic. Whatever the route of the hydrolysis the must contain D-xylose to be the most abun-dant pentose in the constitution of the lignocellulosic material. The availability of mi-cro-organisms that ferment pentose sugars is essential for the development of pro-cesses for production of hemicellulosic ethanol. To overcome this limitation the re-search sought to select strains of yeast capable of converting xylose present in the semisynthetic medium and hemicellulose in bagasse hydrolyzate of cane sugar into ethanol. To both samples was performed on samples of flowers and cane juice and isolation of the strains was done in medium containing xylose as a carbon source. There was screened by means of biological tests for the evaluation of ethanol pro-duction following the methodology for screening plates. The yeasts that showed posi-tive responses in the test plates were identified through sequencing of D1 / D2 do-mains of the rDNA. A total of one hundred sixty-five isolates, four were selected for their possible ability to ferment D-xylose. These Yeast were idenfified as Wicker-hamomyces anomalus, Schizosaccharomyces pombe and Starmerella meliponino-rum. Quantitative evaluation of ethanol production from xylose were made and for comparison were also evaluated ethanol production from glucose. The yeast that produced ethanol in semisynthetic medium were selected for fermentation of hemi-cellulose hydrolyzate bagasse cane sugar. For this evaluation sugarcane bagasse was subjected to acidic hydrolysis and concentrated detoxified with active charcoal. Cell growth and viability by counting in a Neubauer chamber, glucose, xylose, xylitol ... / Doutor

Orientador: Eleni Gomes / Banca: Luiz Carlos Basso / Banca: Lúcia Ferrarezi Duarte / Resumo: A hidrólise de polissacarídeos presentes na biomassa lignocelulosica libera grande quantidade de pentoses, cuja fermentação a etanol poderia ser um complemento ao etanol obtido pela fermentação da glicose oriunda da sacarificação da celulose (etanol 2G). Entretanto, apesar dos esforços em pesquisa, esta ainda é uma tecnologia a ser desenvolvida. Por outro lado, o uso das pentoses como substrato para obtenção de outros bioprodutos com maior valor agregado que o etanol é uma via alternativa economicamente sustentável. O presente projeto propôs o estudo de cepas de leveduras assimiladoras xilose focando os metabólitos gerados a partir do uso desse açúcar como única fonte de carbono. Para esse estudo, foram selecionadas as leveduras Pichia kluyveri G1.1; Hanceniaspora sp. G4.1; Hanceniaspora sp. G7.1; Candida oleophila G10.1; Metschnikowia koreensis G18 com base nos potenciais de assimilação de xilose por elas apresentados em trabalho prévio. Os dados mostraram que as cepas Hanceniaspora sp. G4.1, Hanceniaspora sp. G7.1 e C. oleophila G10.1 consumiram 100% da xilose do meio em 120 h. M. koreensis G18 consumiu aproximadamente 70% em 96 h e a cepa P. kluyveri G1.1, foi a que apresentou menor taxa de consumo de xilose (50% em 120 h). A avaliação qualitativa dos ácidos orgânicos secretados pelas cepas nesses cultivos revelou a presença dos ácidos oxálico, cítrico, maleico, tartárico, málico, pirúvico, lático, fumárico, acético, propiônico, isobutírico e butírico nos meios de cultura das leveduras. Em cultivos utilizando meios com diferentes valores de pH iniciais e concentrações de xilose, constatou-se a influência desses fatores sobre a produção de ácidos orgânicos por M. koreensis G18, porém, não foram significantes para as demais leveduras / Abstract: The hydrolysis of polysaccharides from lignocellulosic biomass releases high quantity of pentoses, whose fermentation to ethanol could be a complement that obtained by fermentation of glucose derived from cellulose saccharification (2G ethanol). However, despite efforts in research, this is still a technology in development. Moreover, the use of pentoses as a substrate for obtaining value-added bioproducts is an alternative to ethanol and an economically viable route. This project proposes the study of xylose assimilating yeast focused on metabolites generated from the use of xylose as carbon source. Pichia kluyveri G1.1; Hanceniaspora sp. G4.1; Hanceniaspora sp. G7.1; Candida oleophila G10.1; Metschnikowia koreensis G18 were selected for this study based on their potential of assimilation of xylose studied in previous work. The data showed that Hanceniaspora sp. G4.1, Hanceniaspora sp. G7.1 and C. oleophila G10.1 consumed 100% of xylose from the culture medium in 120 h. M. koreensis G18 consumed approximately 70% in 96 h and P. kluyveri G1.1 was the strain that presented the lowest xylose consumption rate ( 50% in 120 h). Qualitative evaluation of the organic acids secreted by strains in these cultures revealed the presence of oxalic, citric, maleic, tartaric, malic, pyruvic, lactic, fumaric, acetic, propionic, isobutyric, and butyric acid. In cultivation using culture media with different initial pH values and concentrations of xylose it was observed that these factors influence the production of organic acids by M. koreensis G18, however, were not significant for other yeasts / Mestre

Orientador: Roberto da Silva / Banca: Michel Brienzo / Banca: Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez / Resumo: Celulases são essenciais para a hidrólise de materiais lignocelulósicos visando à produção de etanol de segunda geração. A fermentação em estado sólido é um processo que proporciona altas concentrações de enzimas que podem ser aplicadas nessa hidrólise. O objetivo do presente trabalho foi produzir enzimas celulolíticas e hemicelulolíticas empregando os fungos Trichoderma reesei e Myceliophthora thermophila por fermentação em estado sólido em biorreator de leito empacotado e aplicar essas enzimas, combinadas ou não, na sacarificação de bagaço de cana-deaçúcar. Foram empregados bagaço in natura, bagaço pré-tratado com ozônio e irradiação de ultrassom em meio alcalino e bagaço com pré-tratamento hidrotérmico. A produção de enzimas foi avaliada pelas atividades CMCase, atividade sobre papel de filtro (FPU), xilanase e β-glicosidase. Para os experimentos de sacarificação com extratos dos fungos não combinados, foi adotado um planejamento de superfície de resposta central composto com 5 repetições do ponto central, tendo como fatores o volume de extrato enzimático e o tempo de hidrólise. Os resultados com os dois extratos indicaram como ótimos um volume de 7,0 mL e 6 horas de hidrólise para os bagaços in natura, pré-tratado com ozônio e irradiação de ultrassom em meio alcalino e com pré-tratamento hidrotérmico, exceto o extrato de M. thermophila que resultou em 5,0 mL e 6,8 horas para o bagaço hidrotérmico. Os melhores resultados de conversão em glicose com os dois extratos foram obtidos com o bagaço prétratado com ozônio e irradiação de ultrassom em meio alcalino, tendo sido de 34,0 % para M. thermophila e de 21,2 % para T. reesei. A partir destes resultados, foi elaborado um planejamento fatorial completo para os experimentos de hidrólises empregando coquetéis enzimáticos. Os fatores empregados foram composição (1:1; 1:3; 3:1) e temperatura... / Abstract: Cellulases are essential for the hydrolysis of lignocellulosic materials aiming to the production of second generation ethanol. The solid-state fermentation is a process that allows obtaining high concentrations of enzymes which can be applied in this hydrolysis. The purpose of the current work was producing cellulolytic and hemicellulolytic enzymes by employing the fungi Trichoderma reesei and Myceliophthora thermophila by solid-state fermentation in packed-bed bioreactor and apply these enzymes, combined or not, in the saccharification of sugarcane bagasses. Bagasse in natura, bagasse pretreated with ozone and ultrasound irradiation in alkaline medium and bagasse with hydrothermal pretreatment have been employed. The enzymes production was evaluated by CMCase, filter paper activitie (FPU), xylanase and β-glucosidase activities. For the saccharification experiments with extracts from both fungi no-combined, it has been adopted a central-composed response surface design with 5 replications of the central point, having as factors the volume of enzyme extract and the duration of hydrolysis. The results with both extracts indicated as optimal a volume of 7,0 mL and 6 hours of hydrolysis for the bagasses in natura, pretreated with ozone and ultrasound irradiation in alkaline medium and with hydrothermal pretreatment, except the extract of M. themophila that resulted in 5,0 mL and 6,8 hours for the hydrothermal bagasse. The best results of conversion in glucoses with both extracts were obtained with the bagasse pretreated with ozone and ultrasound irradiation in alkaline medium, which have been 34,0 % for M. themophila and 21,2 % for T. reesei. From these results, it has been elaborated a full factorial design for the hydrolysis experiments employing enzymatic cocktails. The factors used were composition (1:1; 1:3; 3:1) and temperature (45, 55, 65 ºC and alternated). The best result was obtained by... / Mestre

Orientador: Javier Telis Romero / Banca: Javier Telis Romero / Banca: João Cláudio Thoméo / Banca: Vanildo Luiz Del Bianchi / Banca: Renato Alexandre Ferreira Cabral / Banca: Rodrigo Corrêa Basso / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo estudar a reologia de melaços de cana-deaçúcar, do creme de levedura e de caldos de fermentação de Saccharomyces cerevisiae SA-1, sob diferentes condições, em reômetro de cilindros concêntricos. Para o melaço, foi avaliado o comportamento reológico em diferentes concentrações (20, 30, 40, 50, 60 e 70°Brix) e temperaturas (21, 32, 43, 54, 65, 76, 87 e 98°C). O creme de levedura teve seu comportamento reológico avaliado nas concentrações de 0,15; 0,25; 0,35; 0,45; 0,55 e 0,64g ml-1 e temperaturas de 20, 30, 40, 50, 60, 70 e 80°C. E para o processo fermentativo, foi avaliado o comportamento reológico dos caldos fermentados a 32 e 38°C de 0 a 10 horas. Os resultados experimentais das amostras de melaço mostraram comportamento Newtoniano nas concentrações de 20 a 40ºBrix e comportamento pseudoplástico nas concentrações de 50 a 70°Brix. Para estes resultados, o modelo da Lei da Potência apresentou os melhores ajustes. Além disso, a dependência do índice de comportamento e o índice de consistência do fluido do modelo Lei da Potência foram modelados em relação à temperatura e concentração de sólidos por um modelo polinomial e uma Equação do tipo Arrhenius, respectivamente. Os resultados experimentais obtidos das amostras do creme de levedura foram ajustados em quatro diferentes modelos e o da Lei da Potência demonstrou a melhor acurácia e comportamento pseudoplástico em todas as concentrações estudadas. A dependência do índice de comportamento e do índice de consistência do fluido, obtidos na Lei da Potência em relação à temperatura e à concentração de sólidos, foi modelado com sucesso pelo modelo quadrático e pela equação Tipo-Arrhenius, respectivamente. Para os caldos de fermentação, modelos com termos de segunda e terceira ordem para o fator tempo (t), de primeira ordem para o fator temperatura (T) e a combina... / Abstract: This study aimed to study the rheology of sugarcane molasses, yeast cream and fermentation broths of Saccharomyces cerevisiae SA-1, under different conditions, in concentric cylinder rheometer. For molasses, the rheological behavior is evaluated at different concentrations (20, 30, 40, 50, 60 and 70°Brix) and temperatures (21, 32, 43, 54, 65, 76, 87 and 98°C). The rheological behavior of yeast cream was evaluated at concentrations of 0.15, 0.25, 0.35, 0.45, 0.55 and 0.64g ml-1 and temperatures of 20, 30, 40, 50, 60, 70 and 80°C. And for the fermentation process, the rheological behavior of the fermentation broths was evaluated at 32 to 38°C from 0 to 10 hours. The experimental results of the molasses samples showed Newtonian behavior at concentrations from 20 to 40°Brix and pseudoplastic behavior at concentrations from 50 to 70°Brix. For these results, the Power law model presented the best fit. Furthermore, the dependence of the behavior index and consistency index of the fluid of the power law model were modeled in relation to temperature and solid concentration by a polynomial model and an Arrhenius type equation, respectively. The experimental results obtained from the yeast cream samples were adjusted in four different models and the Power Law showed the best accuracy and pseudoplastic behavior in all concentrations. The dependence of the behavior index and the fluid consistency index, obtained in the Power Law in relation to temperature and solids concentration were modeled successfully by the quadratic model and by the Arrhenius type equation, respectively. For the fermentation process, models with second and third order terms for the factor time (t), first order for the factor temperature (T) and the combination of these were built to predict the behavior of experimental data percentage of yeast, acidity, pH, percentage of total soluble solids and ethanol in the temperature range and... / Doutor

Orientador: Javier Telis Romero / Banca: Crispin Humberto Garcia Cruz / Banca: Patrícia de Carvalho Damy Benedetti / Resumo: Este estudo tem como objetivo avaliar a matéria-prima e sua influência isolada no desempenho do rendimento fermentativo de uma linhagem padrão da levedura CAT-1 testada em 31 meios de cultivos provenientes do processo de fermentação alcoólica da Usina Virgolino de Oliveira - Unidade Catanduva. Os meios foram amostrados e compostos a cada quinzena durante toda as safras 2012 e 2013. O trabalho também tem como finalidade identificar a dinâmica populacional das leveduras do mesmo processo fermentativo, através da diferenciação das linhagens por cariotipagem. As cepas isoladas foram testadas em um meio de cultivo padrão para obtenção das características tecnológicas industriais através da metodologia da Capacidade Fermentativa. Os experimentos de fermentação foram realizados nos laboratórios da Usina Virgolino de Oliveira - Unidade Catanduva em escala reduzida sempre acompanhados de um ensaio padrão utilizando meio de cultivo sintético. O primeiro ponto de estudo consistiu na caracterização da matéria-prima, mosto, e sua capacidade isolada de perturbar o Rendimento Fermentativo. Enquanto que no segundo, onde onze diferentes cepas de levedura foram identificadas ao longo das duas safras, testadas em um mesmo meio de cultivo padrão para obtenção de parâmetros industriais tecnológicos como rendimento em produto (Yp/s), rendimento em célula (Yx/s), Velocidade de consumo do substrato (Vcs), Produtividade (PROD) e Conversão (CONV) e estudada a influência no Rendimento Fermentativo... / Abstract: The purpose of this study is to evaluate the sucrose mash and its influence isolated on the performance of the Fermentative Yeld of a standard strain from CAT-1 yeast tested in 31 different culture medium formulation from the Virgolino de Oliveira Plant - Catanduva Unit alcoholic fermentation process. The culture medium formulation were sampled and composed every fortnight during the whole 2012 and 2013 harvest. The work also has as purpose to evaluate the yeasts population dynamics of the same fermentative process, through the differentiation of the strains by karyotyping. The isolated strains were tested in a standard culture medium to obtain the industrial technological characteristics through the Fermentative Capacity methodology. Fermentation experiments were carried out in mill's laboratories on a reduced scale always accompanied by a standard assay using synthetic culture medium formulation. The first point of study consisted in the characterization of the raw material, sucrose mash, and its isolated capacity to disturb Fermentative Yield. In the second, eleven different strains of yeast identified during the two harvests, they were tested in the same culture medium to obtain industrial technological parameters as Yield in product (Yp/s), Yield in cell (Yx/s), Substrate consumption velocity (Vcs), Productivity (PROD) and Conversion (CONV) and studied their influence on the Fermentative Yield. The third point of study was the comparison between the fermentative yields ... / Mestre

Orientador: Eleni Gomes / Banca: Maricy Raquel Lindenbah Bonfá / Banca: Dávila de Souza Zampieri / Banca: Mauricio Boscolo / Banca: Marcelo de Freitas Lima / Resumo: Bioprospectar microrganismos a partir de ambiente impactado por xenobiótico e expô- los a um contaminante alvo, sob condições controladas, proporciona um estudo detalhado da capacidade microbiana local em se adaptar, sobreviver e remediar o ambiente. A proposta do presente trabalho foi isolar bactérias com potencial em degradar o herbicida diuron de solo com histórico de cinco anos de aplicação desse herbicida, sendo o meio de isolamento composto por glicose (controle) e diuron (meio indutor), separadamente, como fonte de carbono. Foram isoladas 400 bactérias, sendo 68% gram-positivas e 32% gram-negativas. A maioria dos isolados mostrou potencial em degradar entre 10 a 30% do herbicida em cinco dias de cultivo em meio líquido, entretanto bactérias dos gêneros Stenotrophomonas e Bacillus foram capazes de degradar 87% e 68%, respectivamente. Variações no meio de cultivo mostraram a importância da presença de fonte de carbono mais facilmente assimilável para o desenvolvimento da habilidade bacteriana em degradar o diuron. Células bacterianas imobilizadas em alginato-Ca não apresentaram aumento relevante na taxa de degradação de diuron. Entretanto, técnicas de microcosmos (solo) mostraram-se eficientes no aumento do potencial de degradação do herbicida. Condições de consórcio microbiano na presença de bactérias e fungos foram os ensaios que apresentaram as maiores porcentagens de degradação do herbicida diuron, tanto no cultivo de células em meio líquido, imobilizadas e microcosmo. A degradação do herbicida diuron pelas bactérias isoladas permitiu o estudo da via de degradação da molécula original no ambiente, destacando a formação dos metabólitos DCPMU, DCPU, 3,4-DCA, 3,4- CAC, 4-CA, 4-CAC e Anilina. O conjunto de dados obtidos neste trabalho sugere fortemente que as bactérias presentes em solos impactados com diuron possuem o potencial em degradar o herbicida, entretan / Abstract: Bioprospection of microorganisms from impacted environment by xenobiotic and expose them to a target contaminant, under controlled conditions, provides a detailed study of the local microbial ability to adapt, survive and remediate the environment. The purpose of this study was to isolate bacteria with potential to degrade the diuron herbicide from soil with a diuron historical application of five years. The isolation media were composed by glucose (control) and diuron (inductor means) separately as a carbon source. A number of 400 bacteria were isolated, and they were classified as 68% gram-positive and 32% gram-negative. Most isolates showed potential to degrade diuron from 10 to 30%, into five days ofcultivation in liquid medium, however bacteria of the genera Stenotrophomonas and Bacillus were able to degrade 87% and 68%, respectively. Variations in the culture medium showed the importance of the presence of a carbon source easily assimilated to improve the bacteria development and ability to degrade diuron. Bacterial cells immobilized in Ca-alginate showed no significant increase in the rate ofdiuron degradation. However, microcosms techniques (soil) were effective in increasing the herbicidal degradation potential. Microbial consortium conditions in the presence of bacteria and fungi presented the highest herbicide diuron degradation percentages in liquid cultivation, cell immobilized and microcosm. The degradation of the herbicide diuron by bacteria allowed the degradation pathway of the parent molecule in the environment, highlighting the formation ofmetabolites DCPMU, DCPU, 3,4-DCA, 3,4-CAC, 4-CA, 4-CAC and aniline. The results obtained from this study strongly suggests that the bacteria present in soil impacted with diuron have the potential to degrade the herbicide, however completely mineralization is provided by the action of local microbial population. / Doutor