Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Cellulases are enzyme complex composed of endoglucanases, exoglucanases and β-glucosidases with several biotechnological applications. However, their production cost is a major obstacle for its industrial application. About 40% of the total cellulase production cost is related to the culture medium used for the microorganism growth. In this context, efficient processes for cellulolytic enzyme production are of technical and economical interest. Thus, the present study aimed to optimize the production of cellulases by Melanoporia sp. using coconut shell powder as substrate in submerged fermentation. The influence of pH and temperature on the enzyme activity was evaluated by univariate experimental design. Then, the composition of the culture medium was sequentially optimized through Plaket -Burman followed by Central Composite experimental designs. The fermentation under optimized conditions was subsequently conducted in bioreactor to evaluate the influen ce of pH control and aeration on enzyme production. The stability of the enzyme was evaluated for 6 and 8 months at 4 ÂC and - 20 ÂC, respectively. The ability of the enzyme to hydrolyze coconut shell powder was evaluated at 65 ÂC and 80 ÂC using the crude enzyme extract produced by Melanoporia sp. The enzyme activity was determined by the quantification of reducing sugars using DNS method at pH 5.5 and 80 ÂC (optimum conditions). The composition of the culture medium which provided the highest enzyme yield was: 5 g/L of coconut shell; 15 g/L lactose; 3% tween 80; 1 g/L of KH2PO4 and 0.05 g/L FeSO4; pH 6.5 at 30ÂC for 72 hours. For batch enzyme production, the cult ure medium using non-delignified substrate, with pH controlled at 6.5, without aeration resulted in an increase of 90% in enzyme activity compared to the fermentation in a rotatory shaker. Under these conditions, the maximal enzyme production was obtained after 24 hours of fermentation. The crude enzyme extract produced by Melanoporia sp. was able to hydrolyze cellulose (coconut shell powder) efficiently, presenting industrial potential for the degradation of lignocellulosic residues. Unlike most of the cellulases produced by Trichoderma species, the strain reported as one of the best producers, the microorganism was capable of producing cellulases efficiently without the need of substrate pretreatment. Another feature of this enzyme complex is its high stability in the crude broth at-20ÂC e 4 ÂC / Celulases sÃo um complexo enzimÃtico constituÃdo por endoglucanases, exoglucanases e β-glicosidases com diversas aplicaÃÃes biotecnolÃgicas. No entanto, o elevado custo de produÃÃo dessas enzimas à o principal obstÃculo para sua aplicaÃÃo industrial. Estima-se que cerca de 40% do custo total de produÃÃo de celulases esteja relacionado ao meio de cultura utilizado para o crescimento do micro-organismo. Nesse contexto, à de fundamental importÃncia o desenvolvimento de processos para a produÃÃo de enzimas do complexo celulolÃtico que se mostrem tÃcnico e economicamente viÃveis. Diante do exposto, o presente estudo teve como objetivo avaliar a produÃÃo de celulases produzidas por Melanoporia sp. utilizando o pà da casca de coco como substrato em fermentaÃÃo submersa. A influÃncia dos parÃmetros pH e temperatura na determinaÃÃo da atividade da enzima foi avaliada atravÃs de planejamento experimental univariado. Em seguida, a composiÃÃo do meio de cultura foi otimizada atravÃs dos planejamentos experimentais Plaket-Burman e Composto Central. A fermentaÃÃo em condiÃÃes otimizadas foi posteriormente conduzida em fermentador para avaliar a influÃncia do controle de pH e oxigÃnio na produÃÃo da enzima. A estabilidade da enzima foi avaliada por 6 e 8 meses nas temperaturas de 4 ÂC e -20 ÂC, respectivamente. A capacidade das enzimas em hidrolisar o pà da casca do coco foi avaliada nas temperaturas de 65 ÂC e 80 ÂC utilizando o extrato enzimÃtico bruto produzido por Melanoporia sp. A atividade da enzima foi determinada atravÃs da quantificaÃÃo de aÃÃcares redutores pelo mÃtodo de DNS. O pH e a temperatura de determinaÃÃo da atividade enzimÃtica foram pH 5,5 e 80 ÂC, respectivamente. A composiÃÃo do meio de cultura que proporcionou o maior rendimento de produÃÃo da enzima foi: 5 g/L de casca de coco; 15 g/L de lactose; 3% de tween 80; 1 g/L de KH2PO4 e 0,05 g/L de FeSO4; pH 6,5 a 30 ÂC em 72 horas. Para a produÃÃo da enzima em fermentador, o meio de cultura utilizando substrato nÃo deslignificado, com controle do pH em 6,5, sem aeraÃÃo proporcionou um aumento de 90% na atividade da enzima, comparado à fermentaÃÃo em shaker. Nessas condiÃÃes, a mÃxima produÃÃo da enzima foi obtida apÃs 24 horas de fermentaÃÃo. O extrato enzimÃtico bruto produzido por Melanoporia sp. exibiu capacidade de hidrolisar celulose presente na casca de coco com eficiÃncia, apresentando potencial industrial para a degradaÃÃo de resÃduos lignocelulÃsicos. Diferentemente da maior parte das celulases produzidas por espÃcies de Trichoderma, micro-organismo reportado como bom produtor de enzimas celulolÃticas, o micro-organismo utilizado neste trabalho à capaz de produzir celulases de forma eficiente, sem necessidade de prÃ-tratamento do substrato. Outra caracterÃstica diferencial desta enzima à sua elevada estabilidade nas temperaturas de -20 ÂC e 4 ÂC no caldo bruto.

Os fungos filamentosos são microrganismos explorados devido ao potencial biotecnológico de seus produtos, nos quais as enzimas têm papel de destaque. Apesar de serem utilizadas em diversos segmentos industriais, as enzimas compõem um mercado que esta em franca expansão e em busca de melhores níveis de produção, de novas atividades enzimáticas, e outros. Os fungos filamentosos possuem mecanismos refinados de resposta a alterações exógenas. Sendo assim, os estudos proteômicos têm se tornado uma excelente ferramenta para explorar proteínas produzidas em resposta às variações ambientais, tais como, pH, fontes de nitrogênio e carbono, temperatura e tipos de bioprocessos. Um grupo especialmente afetado por estas variações é a produção de enzimas biotecnológicas. Neste trabalho, os perfis de proteínas intracelulares e/ou de enzimas secretadas foram identificados nos bioprocessos com Fusarium oxysporum URM 7401 e Myceliophthora thermophila, submetidos a diferentes condições de cultivo. As proteínas intracelulares de Fusarium oxysporum URM 7401, cultivado em bioprocesso submerso com diferentes pH ou fontes de nitrogênio, foram extraídas do micélio e fracionadas por eletroforese bidimensional (2DE). Os spots proteicos foram selecionados e identificados por espectrometria de massas MALDI- TOF/TOF-MS/MS. As proteínas secretadas foram avaliadas quanto às suas atividades enzimáticas utilizando substratos adequados para: peptidase, lipase, amilase, ?-glicosidase, CMCase, FPase, invertase, pectinase, xilanase e lacase. As proteínas presentes nos secretomas de Fusarium oxysporum URM 7401, cultivado em bioprocesso submerso com caseína e farinha de pena, e de Myceliophthora thermophila, cultivado em bioprocesso sólido com resíduos agroindustriais, foram identificadas por espectrometria de massas LC-ESI-MS/MS e também avaliadas quanto ao potencial de sacarificação de resíduos agroindustriais (farelo de trigo, palha de arroz e palha de soja). As proteínas selecionadas e identificadas, das diferentes condições de cultivo com Fusarium oxysporum URM 7401, em conjunto com os dados de produção enzimática demonstram a influência dos parâmetros dos bioprocessos no metabolismo de compostos, crescimento celular, síntese de nutrientes, estresse oxidativo, entre outros. Além do destaque na produção de enzimas, os extratos dos cultivos com caseína e farinha de pena foram capazes de degradar resíduos agroindustriais. A capacidade lignocelulolítica, conjugada a indução da via das fosfopentoses, sugerem que Fusarium oxysporum URM 7401 também tem potencial para a realização de bioprocesso consolidado e, consequentemente, para a produção de bioetanol. As proteínas do secretoma de Myceliophthora thermophila, quantificadas em ensaios enzimático e identificadas por espectrometria de massas LC-ESI-MS/MS, reforçaram o potencial hidrolítico e oxidativo deste microrganismo, com destaque especial para o grande número de enzimas ativas sobre carboidratos (CAZy) e oxirredutases. A ação deste arsenal enzimático também foi confirmada nos ensaios de degradação com resíduos agroindustriais; e indicaram um elevado potencial para sacarificação de resíduos ii lignocelulósicos. A compreensão dos mecanismos de produção e/ou secreção de proteínas pode ser auxiliada pela proteômica. Estes mecanismos, complementados pela identificação de enzimas biotecnológicas, podem elucidar as rotas metabólicas desencadeadas pelo microrganismo; e também na elaboração de estratégias que propiciem resultados satisfatórios nos bioprocessos. / Filamentous fungi are very exploited due to biotechnological potential of their products, which enzymes play a prominent role. Although they have been using in several industrial segments, the enzymes belong to an expansion market, that looking for a better levels of production, novel enzymatic activities and other. Filamentous fungi have a refined mechanisms for response to exogenous alterations. Thus, the proteomic studies have been become an excellent tool to explore proteins, which are produced in response to environmental changes, such as pH, nitrogen and carbon sources, temperature and kind of bioprocesses. A protein group that can be influenced by these variations is biotechnological enzymes. In this work, the profiles of intracellular proteins and/or of secreted enzymes were identified in the bioprocesses with Fusarium oxysporum URM 7401 and Myceliophthora thermophila, submitted to different culture conditions. The intracellular proteins from Fusarium oxysporum URM 7401, cultured in submerged bioprocess with various pH values or nitrogen sources, were extracted from mycelium and fractionated by bidimentional electrophoresis (2DE). The spots were selected and identified by MALDI-TOF/TOF-MS/MS mass spectrometry. The secreted proteins were evaluated, for their enzyme activities, using suitable substrates for peptidase, lipase, amylase, ?-glucosidase, CMCase, FPase, invertase, pectinase, xylanase and laccase. The proteins in secretomes from Fusarium oxysporum URM 7401, cultured in submerged bioprocess with casein and feather meal, and from Myceliophthora thermophila, cultured in solid state bioprocess with agroindustrial residues, were identified by LC-ESI-MS/MS mass spectrometer and they were also evaluated for saccharification potential of the agroindustrial residues (wheat bran, rice straw and soybean straw). The selected and identified proteins from Fusarium oxysporum URM 7401, obtained from different culture conditions, in addition to the enzyme production showed that bioprocess parameters influence the metabolism of compounds, cell growth, synthesis of nutrient, oxidative stress, among other. Besides this prominence in enzymes production, the extracts with casein or feather meal were able to degrade agroindustrial residues. The lignocellulolytic ability, conjugated to induction of the phosphopentoses pathways, suggest that Fusarium oxysporum URM 7401 also has potential for performing consolidated bioprocess and, consequently, for bioethanol production. The secretome proteins from Myceliophthora thermophila, quantified in enzymatic assays and identified by mass spectrometer LC-ESI-MS/MS, reinforce the hydrolytic and oxidative potential from this microorganism, with special emphasis for a great number of carbohydrate-active enzymes (CAZy) and oxidoreductases. The action of this enzymatic arsenal was also confirmed by agroindustrial residue degradation assays; and indicated a high potential for lignocellulosic residue saccharifications. The understanding about protein production and/or secretion mechanisms can be supported by proteomics. These mechanisms, complemented by the identification of biotechnological enzymes, can elucidate the metabolic pathways triggered by the microorganism; and can help to design better performing bioprocesses

Submitted by Patrícia Valim Labres de Freitas (patricial) on 2016-03-29T19:12:17Z No. of bitstreams: 1 Jéssica Mariella Bauer_.pdf: 1864307 bytes, checksum: bc74bac05a4971350b93a707156421a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-29T19:12:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jéssica Mariella Bauer_.pdf: 1864307 bytes, checksum: bc74bac05a4971350b93a707156421a1 (MD5) Previous issue date: 2015-12-22 / Nenhuma / A indústria de processamento mecânico da madeira é uma das maiores geradoras de resíduos lignocelulósicos decorrentes do processamento e transformação da madeira. Tais resíduos são usualmente descartados de modo inadequado e causam danos ambientais. Todavia, com a elevação de exigências de práticas sustentáveis as empresas passam a rever suas atitudes quanto ao descarte dos resíduos, investindo na gestão e no aproveitamento dos mesmos. Nesse contexto, destacam-se a logística reversa e a aplicação da biomassa florestal, como a serragem, cavacos e pó de madeira na confecção de briquetes de madeira. É caracterizada como uma alternativa renovável, benéfica ao ambiente, com características superiores a outras fontes energéticas. Portanto, com vistas à superioridade do produto, o objetivo deste estudo é identificar os motivos que levam uma empresa de processamento de madeira a aproveitar os resíduos de seu processo produtivo para a produção de briquetes e os fatores que possam dificultar esse processo. Para tanto, a abordagem escolhida foi estudo de casos múltiplos. Analisaram-se duas empresas de beneficiamento de madeira que confeccionam briquetes (B1 e B2) e outras duas empresas que não aproveitam seus resíduos (M1 e M2). Para a coleta de dados foram feitas entrevistas com os principais gestores das organizações. Os resultados evidenciam que são limitadas as opções de venda e destinação de resíduos de madeira e os baixos ganhos obtidos. Foi identificado que em B1 e B2 o estímulo principal para a produção de briquetes é a destinação correta de seus resíduos em acordo a legislação, a obtenção de ganhos financeiros superiores e a independência de empresas compradoras dos mesmos. Em relação às barreiras observou-se a alta sazonalidade do negócio o que requer a necessidade de local para armazenagem do produto. Somado a este fator foi apontado à baixa informação do briquete pelo mercado consumidor e a necessidade de divulgação das vantagens e benefícios de utilização de briquetes. Além disso, assinalou-se a disponibilidade de resíduos próprios e de baixa umidade, já que a aquisição de resíduos de outras empresas, transporte e exigência de secagem torna o processo de custos mais oneroso. Os resíduos devem apresentar tamanho adequado e serem provenientes de espécies específicas de madeira o que influenciará diretamente na qualidade do produto final. Os resultados também indicaram que as organizações briquetadoras não obtêm incentivos fiscais, governamentais ou legais no Brasil. Este estudo contribui para a divulgação de uma alternativa de destinação aos resíduos da indústria de processamento de madeira. / The mechanical wood processing industry is one of the major generators of lignocellulosic wastes that result from the processing and transforming of wood. Such wastes are usually discarded in an improper way, thus causing environmental damages. However, with increasing requirement of sustainable practices companies are considering reviewing their attitudes regarding the waste discard, investing in their management and reuse. In this context, we can point out reverse logistics and forest biomass return, like sawdust, shavings and wood dust to the wood briquettes production. It is characterized as a renewable and environmentally benefical alternative, presenting better characteristics to others energy sources. Therefore, in view of the superiority of the product, the aim of this study is to identify the reasons that lead a wood processing company to the harnessing of wood waste originated in its own productive process to produce briquettes and the factors that can hinder this process. To that end it was performed a multiple case study. There were analyzed two wood processing enterprises that are engaged in briquettes production (B1 and B2) and another two enterprises that do not utilize theirs wastes (M1 and M2). To the data collection it was applied interviews to the main managers of the companies chosen. The results have showed that there are limited options to the wood waste resale and destination and low gain achieved. It was identified in B1 and B2 that the main stimulus to briquette production is the correct destination to wastes in according to legislation, superior financial gains and independence of companies that buy this waste. Regarding the barriers it was observed the high seasonal influence in business requiring the need to a place of product storage. Added to this factor it was pointed the small information of the briquette by the consumers and the need for divulgating advantages and benefits of briquettes consumption. It was also pointed the availability of wastes and low humidity of them, because acquisition of waste from other companies, transportation and drying demand turn the costs processes more costly. The waste must display adequate size and be derived from specific wood species since it will influence the quality of the final product. The results also indicated that briquetting organizations do not obtain tax, legal or governmental incentives in Brazil. This study contributes to the revelation of an alternative to the wood processing industries to waste destination.

The world population is growing exponentially. At the same time, the availability of natural resources decreases dramatically – an alarming trend which demands for a sustainable use of our resources in a circular economic framework and hence, for the valorization of wastes and by-products. Owing to its high annual abundance, lignocellulosic biomass has a promising potential as renewable resource for the development of high-value products, covering fuels, platform chemicals, and specialty polymers. Besides, lignocelluloses offer an attractive basis for material applications, considering their peculiarity as natural composites and their inherent modifiability. Therefore, targeted chemical modifications have been widely used to exploit this potential and to further increase their spectrum of characteristics and application prospects. The objective of this study was to fabricate lignocellulose-based hydrogels, with the prospect to be used as soil conditioners in agriculture. Considering this application, this study was striving for the development of a simple synthetic pathway that ideally guarantees non-toxic and biodegradable products. Besides, two key factors were involved in the development of the synthetic route and constitute the center of this study: the accessibility of lignocelluloses towards chemical modifications – in view of their inherent recalcitrance – and the envisaged properties of the hydrogel, including high swelling rates and structural stability. To comply with both key factors, three basic processing steps were carried out: (1) feedstock activation by chemical or mechanical pretreatments, (2) introduction of ionic groups to induce swelling properties and (3) gel network formation via chemical crosslinking. Furthermore, to elucidate the behavior of different biomass types, wheat straw and beech sawdust were exemplarily surveyed. In the first step, different chemical (ozonolysis, alkaline and sulfite pulping) or mechanical (short-time ball milling) pretreatment approaches were used to activate the feedstocks by inducing compositional and/or structural alterations. In the second processing step, two modification reactions – carboxymethylation and phosphorylation (with phosphoric acid/molten urea) – were examined with emphasis on their ability to access lignocellulosic matrices and to realize high contents of ionic groups. In the final step, covalently crosslinked gel networks were formed using either citric acid or electron beam irradiation. Both crosslinking approaches were evaluated in detail with respect to yield and properties of the resulting hydrogels. In view of the two key factors proposed for this study – the accessibility of lignocelluloses and the final hydrogel properties – and amongst the approaches examined, the following synthetic pathway delivered the most promising results: ball milling ⟶ carboxymethylation ⟶ citric acid crosslinking. In this process, the promoting effect of ball milling can be attributed to particle size reduction, a breakdown of plant cell structures, and a decline of the cellulose crystallinity. The effectivity of carboxymethylation was particularly based on its alcoholic-alkaline media. Therefore, the uptake of alkali induced a partial disintegration of the lignocellulosic matrix, facilitating both the introduction of ionic groups and high swelling rates of the final gels. Overall, this path delivered promising results for straw-based gels, whereas beech sawdust was hardly accessible.

The world population is growing exponentially. At the same time, the availability of natural resources decreases dramatically – an alarming trend which demands for a sustainable use of our resources in a circular economic framework and hence, for the valorization of wastes and by-products. Owing to its high annual abundance, lignocellulosic biomass has a promising potential as renewable resource for the development of high-value products, covering fuels, platform chemicals, and specialty polymers. Besides, lignocelluloses offer an attractive basis for material applications, considering their peculiarity as natural composites and their inherent modifiability. Therefore, targeted chemical modifications have been widely used to exploit this potential and to further increase their spectrum of characteristics and application prospects. The objective of this study was to fabricate lignocellulose-based hydrogels, with the prospect to be used as soil conditioners in agriculture. Considering this application, this study was striving for the development of a simple synthetic pathway that ideally guarantees non-toxic and biodegradable products. Besides, two key factors were involved in the development of the synthetic route and constitute the center of this study: the accessibility of lignocelluloses towards chemical modifications – in view of their inherent recalcitrance – and the envisaged properties of the hydrogel, including high swelling rates and structural stability. To comply with both key factors, three basic processing steps were carried out: (1) feedstock activation by chemical or mechanical pretreatments, (2) introduction of ionic groups to induce swelling properties and (3) gel network formation via chemical crosslinking. Furthermore, to elucidate the behavior of different biomass types, wheat straw and beech sawdust were exemplarily surveyed. In the first step, different chemical (ozonolysis, alkaline and sulfite pulping) or mechanical (short-time ball milling) pretreatment approaches were used to activate the feedstocks by inducing compositional and/or structural alterations. In the second processing step, two modification reactions – carboxymethylation and phosphorylation (with phosphoric acid/molten urea) – were examined with emphasis on their ability to access lignocellulosic matrices and to realize high contents of ionic groups. In the final step, covalently crosslinked gel networks were formed using either citric acid or electron beam irradiation. Both crosslinking approaches were evaluated in detail with respect to yield and properties of the resulting hydrogels. In view of the two key factors proposed for this study – the accessibility of lignocelluloses and the final hydrogel properties – and amongst the approaches examined, the following synthetic pathway delivered the most promising results: ball milling ⟶ carboxymethylation ⟶ citric acid crosslinking. In this process, the promoting effect of ball milling can be attributed to particle size reduction, a breakdown of plant cell structures, and a decline of the cellulose crystallinity. The effectivity of carboxymethylation was particularly based on its alcoholic-alkaline media. Therefore, the uptake of alkali induced a partial disintegration of the lignocellulosic matrix, facilitating both the introduction of ionic groups and high swelling rates of the final gels. Overall, this path delivered promising results for straw-based gels, whereas beech sawdust was hardly accessible.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:43:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fernanda Izabelle Ditzel.pdf: 4089923 bytes, checksum: 47704f1f43b93ae17b2605e30dc4d650 (MD5) Previous issue date: 2016-07-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nanocrystalline cellulose is an aqueous suspension containing whiskers which have high crystallinity and high specific surface area. This material can be obtained from lignocellulosic fibers by means of an acid hydrolysis process. The characteristics of the nanocrystalline cellulose depends of the hydrolysis conditions, which may vary according to the following parameters: concentration of acid, fiber to acid ratio, temperature and reaction time. Therefore, the influence of these parameters was evaluated in a study conducted for the microcrystalline cellulose. From this, optimized conditions were determinated for obtaining nanocrystalline cellulose suspensions with maximum yield or high crystallinity index or high zeta potential. The nanocrystalline cellulose suspension which showed maximum yield was selected for the surface modification with a cationic surfactant and posteriorly submitted to the spray-drying process. The produced, microparticles are suitable for use in the composite processing by extrusion. Based on the optimized hydrolysis conditions, residues of pine wood and corncob were submitted to the process of nanocrystalline cellulose extraction. For this, it was necessary to carry out a procedure for the isolation of cellulose, which consisted of acetosolv pulping and bleaching. The results showed that was possible to extract nanocrystalline cellulose with suitable characteristics for use in industrial applications. Compared with the commercial microcrystalline cellulose, the residues provided a yield approximately 76.0% lower in the nanocellulose extraction. Therefore, further studies are necessary to improve this characteristic. Finally, the black liquor from acetosolv pulping was used for the lignin recovery. It is suggested that lignin can be used economically for the production of aromatic compounds. / A celulose nanocristalina é uma suspensão aquosa contendo whiskers, os quais possuem elevadas cristalinidade e área superficial específica. Esta pode ser obtida a partir de fibras lignocelulósicas por meio de um processo de hidrólise ácida. As características da celulose nanocristalina dependem das condições de hidrólise, as quais podem variar de acordo com os seguintes parâmetros: concentração de ácido, razão fibra/ácido, temperatura e tempo de reação. Desta forma, a influência destes parâmetros foi avaliada em um estudo realizado para a celulose microcristalina. A partir disto, foram determinadas condições otimizadas para a obtenção de suspensões de celulose nanocristalina com máximo rendimento ou com elevado índice de cristalinidade ou com superior valor de potencial zeta. A suspensão de celulose nanocristalina que apresentou máximo rendimento foi selecionada para a modificação superficial com um surfactante catiônico e posterior secagem por atomização. Com isso, foram produzidas micropartículas para aplicação no processamento por extrusão de compósitos. Com base nas condições otimizadas de hidrólise, resíduos de madeira de pinus e de sabugo de milho foram submetidos ao processo de extração de celulose nanocristalina. Para isto, foi necessária a realização de um procedimento para o isolamento de celulose, o qual consistiu dos pré-tratamentos de polpação acetosolv e de branqueamento. A análise dos resultados mostrou que, a partir dos resíduos considerados, foi possível extrair celulose nanocristalina com características adequadas para uso em aplicações industriais. Contudo, em comparação com a celulose microcristalina comercial, os resíduos proporcionaram um rendimento aproximadamente 76,0 % inferior na extração de nanocelulose. Desta forma, estudos adicionais são necessários para a melhoria desta característica. Por fim, o licor negro proveniente da polpação acetosolv foi utilizado para a recuperação de lignina. Sugere-se que a lignina possa ser utilizada economicamente para a produção de compostos aromáticos.

Submitted by Maitê Bernardo Correia dos Santos (maite.bernardo2@hotmail.com) on 2018-05-04T17:55:37Z No. of bitstreams: 1 DissertaçãoMaitê.pdf: 1281035 bytes, checksum: ae5f2a503b5f4d55e78f35720d549551 (MD5) / Rejected by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br), reason: Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: Seus resumos e lista de figuras e tabelas estão fora de ordem, seguir a norma ABNT NBR14724 de TRABALHO ACADÊMICO (TESES, DISSERTAÇÕES, TCCs), Elementos Pré-Textuais: Capa (obrigatório) Folha de rosto (obrigatório) –-[a contagem das folhas começa aqui] Errata (opcional) Folha de aprovação (obrigatório) Dedicatória(opcional) Agradecimento (opcional) Epígrafe (opcional) Resumo na língua vernácula (obrigatório) Resumo em língua estrangeira (obrigatório) Lista de ilustrações (opcional) Lista de tabelas (opcional)Lista de abreviaturas e siglas (opcional) Lista de símbolos (opcional) Sumário (obrigatório). Agradecemos a compreensão. on 2018-05-04T21:01:13Z (GMT) / Submitted by Maitê Bernardo Correia dos Santos (maite.bernardo2@hotmail.com) on 2018-05-10T19:50:31Z No. of bitstreams: 3 DissertaçãoMaitê.pdf: 1281035 bytes, checksum: ae5f2a503b5f4d55e78f35720d549551 (MD5) Dissertação Maitê.pdf: 1411585 bytes, checksum: cecbb98727975b6bfb0e62e9b1f46093 (MD5) Dissertação Maitê.pdf: 1411585 bytes, checksum: cecbb98727975b6bfb0e62e9b1f46093 (MD5) / Approved for entry into archive by Paula Torres Monteiro da Torres (paulatms@sjrp.unesp.br) on 2018-05-10T20:15:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 santos_mb_me_sjrp_int.pdf: 1411585 bytes, checksum: cecbb98727975b6bfb0e62e9b1f46093 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-10T20:15:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 santos_mb_me_sjrp_int.pdf: 1411585 bytes, checksum: cecbb98727975b6bfb0e62e9b1f46093 (MD5) Previous issue date: 2018-04-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O Brasil, por sua condição de grande produtor agrícola, também é grande produtor de resíduos lignocelulósicos. Esses resíduos, muitas vezes considerados sub-produtos ou co-produtos, são fontes de açúcares, derivados da celulose e hemicelulose, e de compostos aromáticos, oriundos da lignina, que servem de substratos para diversos processos químicos e biológicos para obtenção de produtos de alto valor agregado. Um dos compostos liberados em abundância durante a desconstrução do material lignocelulósico é o ácido ferúlico cuja biotransformação pode resultar em derivados químicos com aplicações nas indústrias farmacêutica, de alimentos e de cosméticos. Neste trabalho estudou-se a bioconversão bacteriana do ácido ferúlico comercial e daquele obtido a partir da hidrólise alcalina da lignina, em 4-vinilguaiacol. A biotransformação de ácido ferúlico comercial em 4-vinilguaiacol foi estudada em meio líquido sintético contendo o ácido ferúlico em concentração inicial de 300 mg L-1, por 48 horas. Após 24 horas de cultivo, obteve-se um rendimento de 0,5 mmol L-1 de 4-vinilguaiacol que correspondeu a uma conversão de 32,4% do ácido ferúlico. Na continuidade do trabalho, a cepa foi utilizada para bioconverter o ácido ferúlico oriundo da hidrólise da lignina contido no lícor obtido por hidrólise alcalina do bagaço de cana-de-açúcar, cuja concentração de ácido ferúlico era de 310,14 mg L-1. Após 32 horas de cultivo obteve-se um rendimento de 1,3 mmol L-1 de 4-vinilguaiacol que correspondeu a uma conversão de 81,7% do ácido ferúlico presente no licor. Esses resultados obtidos demonstraram que a bactéria estudada atuou na descarboxilação do ácido ferúlico a 4-vinilguaiacol. / Brazil, is an important agricultural producer and also a big producer of lignocellulosic wastes. These material can generate sugars from cellulose and hemicellulose saccharification and aromatic compounds, derived from lignin, which serve as substrates for various chemical and biological processes to obtain the high added values products. One of the compounds released during the deconstruction of lignocellulosic material is ferulic acid whose biotransformation can lead to the generation of important products. This work aims at the bacterial bioconversion of commercial ferulic acid and those obtained from the alkaline hydrolysis of lignin to 4-vinylguaiacol. The biotransformation of commercial ferulic acid in 4-vinylguaiacol was studied in synthetic liquid medium containing the ferulic acid in an initial concentration of 300 mg L-1 , for 48 hours. After 24 hours of cultivation a yield of 0.5 mmol L-1 of 4- vinylguaiacol was obtained which corresponded to a conversion of 32.4% of the ferulic acid. In the continuity of the work, the strain was used to bioconvert the ferulic acid from the hydrolysis of the lignin contained in the lycor obtained by alkaline hydrolysis of the sugarcane bagasse that presented the ferulic acid concentration of 310.14 mg L- 1 . After 32 hours of cultivation, a yield of 4-vinylguaiacol was 1.3 mmol L-1 corresponding to a conversion of 81.7% of the ferulic acid. The results showed that the strain decarboxylated the ferulic acid to 4-vinylguaiacol.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JosefaABR_DISSERT.pdf: 824111 bytes, checksum: d30d54c9e635df7322649f582f4c2e81 (MD5) Previous issue date: 2010-09-17 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Cellulolytic enzymatic broth by Trichoderma reesei ATCC 2768 cultived in shaker using cashew apple bagasse and coconut shell bagasse, as substrate for fermentation, was used to investigate the enzymatic hydrolysis of these substrates after pre-treatment with 1 M NaOH, wet-oxidation as well as a combination of these treatments. Hydrolysis runs were carried at 125 rpm, 50?C and initial pH of 4.8 for 108 hours. Enzymatic broth produced using cashew apple bagasse treated with 1M NaOH (1.337 UI/mL CMCase and 0.074 UI/mL FPase), showed after the hydrolysis an initial of 0.094 g of reducing sugar/g of substrate.h with 96% yield of total reducing sugars while for the coconut shell bagasse treated using the alkaline process (0.640 UI/mL CMCase and 0.070 UI/mL FPase) exhibited an initial hydrolysis velocity of 0.025 g of reducing sugar/g of substrate.h with 48% yield of total reducing sugars. For the treatment with wet-oxidation using cashew apple bagasse as substrate enzymatic broth (0.547 UI/mL CMCase) exhibited an initial hydrolysis velocity of 0.014 g of reducing sugars/g of substrate.h with a lower yield about 89% of total reducing sugars compared to the alkaline treatment. Enzymatic broth produced using coconut shell treated by wet-oxidation showed an initial hydrolysis velocity of 0.029 g of reducing sugar/g of substrate.h with 91% yield. However, when the combination of these two treatments were used it was obtained an enzymatic broth of 1.154 UI/mL CMCase and 0.107 FPase for the cashew apple bagasse as well as 0.538 UI/mL CMCase and 0,013 UI/mL de FPase for the coconut shell bagasse. After hydrolysis, initial velocity was 0.029 g of reducing sugar/g of substrate.h. with 94% yield for the cashew apple bagasse and 0.018 g de reducing sugar/g of substrate.h with 69% yield for coconut shell bagasse. Preliminary treatment improves residues digestibility showing good yields after hydrolysis. In this case, cellulose from the residue can be converted into glucose by cellulolytic enzymes that can be used for ethanol production / Extrato enzim?tico celulol?tico produzido por Trichoderma reesei ATCC 2768 cultivado em incubador rotativo, utilizando-se baga?os de ped?nculo de caju e de casca de coco como substrato, foi utilizado para estudar o processo de hidr?lise enzim?tica dos mesmos res?duos, baga?o do ped?nculo de caju e baga?o de coco, quando esses materiais foram pr?-tratados alcalinamente (com NaOH 1M) e por oxida??o ?mida, e combinando-se esses dois pr?-tratamentos. Os ensaios de hidr?lise foram realizados em condi??es de 125 rpm, 50?C e pH inicial 4,8 durante 108 horas. O extrato produzido utilizando como substrato baga?o de caju tratado alcalinamente (1,337 UI/mL de CMCase e 0,074 UI/mL de FPase), quando utilizado nos ensaios de hidr?lise, apresentou uma velocidade inicial de hidr?lise de 0,094 g de AR/g de substrato.h e rendimento de hidr?lise de 96% de a??cares redutores totais (ART s), enquanto que para o extrato obtido utilizando-se baga?o de coco tratado com NaOH 1M (0,640 UI/mL de CMCase e 0,070 UI/mL de FPase) obteve-se uma velocidade inicial de hidr?lise de 0,025 g de AR/g de substrato.h e um rendimento de 48% de a??cares redutores totais (ART s). No caso dos baga?os tratados por oxida??o ?mida, verificou-se que o caldo enzim?tico obtido utilizando como substrato ped?nculo de caju (0,547 UI/mL de CMCase) apresentou uma velocidade inicial de hidr?lise de 0,014 g de AR/g de substrato.h e um menor rendimento 89% de ART s, quando comparado com o m?todo alcalino. O baga?o de coco tratado por oxida??o ?mida (1,147 UI/mL de CMCase e 0,071 de FPase) apresentou uma velocidade inicial de hidr?lise de 0,029 g de AR/g de substrato.h e um rendimento de hidr?lise de 91% de a??cares redutores totais (ART s). Entretanto, quando se utilizou os baga?os ped?nculo de caju e casca de coco, submetidos aos dois pr?-tratamentos combinados obteve-se um caldo enzim?tico para o ped?nculo de caju com atividades de (1,154 UI/mL de CMCase e 0,107 de FPase) e para a casca de coco um extrato enzim?tico com atividades de (0,538 UI/mL de CMCase e 0,013 UI/mL de FPase). Ao se utilizar estes extratos enzim?ticos nos processos de hidr?lise obteve-se para o ped?nculo de caju uma velocidade inicial de 0,029 g de AR/g de substrato.h. e um rendimento de 94% de a??cares redutores totais (ART s). Para o baga?o de casca de coco obteve-se uma velocidade de hidr?lise de 0,018 g de AR/g de substrato.h e um rendimento de 69% de a??cares redutores totais (ART s). Dessa forma, conclui-se que o tratamento preliminar melhora a digestibilidade dos res?duos onde a celulose presente no substrato converte-se em a??car fermentesc?vel com a a??o da enzima, sendo importante para uma posterior fermenta??o alco?lica

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2016-07-06T13:08:28Z No. of bitstreams: 1 Expedito Baracho Junior.pdf: 1671964 bytes, checksum: e5b078ff0c67b31f5eef46fceadc67a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-06T13:08:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Expedito Baracho Junior.pdf: 1671964 bytes, checksum: e5b078ff0c67b31f5eef46fceadc67a1 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / This work results from the use of lignocellulosic residues, Portland cement CP IV - 32, washed sand and water in the production of composites intended to provide subsidies that enable the production of elements of popular low-cost construction. The objectives of this study relate to the use of methods and low technology requirement procedures, according to the reality of the metropolitan area of Recife, which boost the use of lignocellulosic wastes to enable efficiency and quality in the use of available forest biomass. Fragments of the original dimensions – not selected or standardized granulometry – Bamboo (Bambusa vulgaris var vulgaris), Maçaranduba (Manilkara spp) and mixed wood previously treated with soaking in water and subsequently in an aqueous solution of 2% NaOH was manually compacted into molds cylindrical steel 5 x 10 cm with cement, washed sand and water, forming composites, this being technologically and allowing to obtain a product of adequate strength. The evaluation of total content of extract residues of untreated and pretreated Maçaranduba showed 5.85% for the untreated particles, 3.31% for the immersed in hot water and 11.22% for those treated with 2% NaOH. Preliminary formulations were undertaken in order to assist in making the decision adopted trait. The employee trace was 1:0.05:3:0.4, respectively cement, lignocellulosic, washed sand and water. The degree of compatibility between cement and lignocellulosic residues, determined by the obtained compatibility index by maximum hydration temperature was classified as good for Bamboo and regular for Maçaranduba. The compression strength was adequate as a decision tool to determine the compatibility of the composite cement-lignocellulosic. Found with ultrasound, the composite cement bamboo presented ultrasonic pulse velocity 1820 m/s, proving its appropriate compatibility with cement. Composite cement lignocellulosic had average resistances to simple compression of 10.28 MPa (Bamboo), 9.95 MPa (Maçaranduba) and 7.40 MPa (mixed wood). The average dynamic modulus of elasticity were the order of 8870 MPa for Bamboo, of 8330 MPa for Maçaranduba and 7140 MPa for mixed wood. The average density shown by these composites in g/cm3, was 1.88 for Bamboo, 1.85 to 1.85 for Maçaranduba and mixed wood. Based on these results, those previously treated woody material can be used in combination with cement and are intended for non-structural use, acoustic and thermal insulation. / Esse trabalho resulta da utilização de resíduos lignocelulósicos, cimento Portland CP IV - 32, areia lavada e água na confecção de compósitos destinados a fornecer subsídios que viabilizem a produção de elementos para construção popular de baixo custo. Os objetivos dessa pesquisa referem-se aos usos de métodos e procedimentos de baixa exigência tecnológica, de acordo com a realidade da região metropolitana do Recife, que incrementem a utilização dos resíduos lignocelulósicos de modo a permitir a eficiência e qualidade na utilização da biomassa florestal disponível. Fragmentos nas dimensões originais – sem granulometria selecionada ou padronizada – de Bambu (Bambusa vulgaris var. vulgaris), Maçaranduba (Manilkara spp) e madeira mista previamente tratados com imersão em água e posteriormente em solução aquosa de NAOH a 2% foram adensados manualmente em moldes cilíndricos de aço 5 x 10 cm com cimento, areia lavada e água, constituindo compósitos, sendo avaliados tecnologicamente e possibilitando a obtenção de um produto com resistência adequada. A avaliação dos teores de extrativos totais dos resíduos sem tratamento e previamente tratados de maçaranduba apresentou 5,85 % para as partículas sem tratamento, 3,31% para as imersas em água quente e 11,22% para as tratadas com 2% NaOH. Formulações preliminares foram realizadas de forma a auxiliar na tomada de decisão do traço adotado. O traço empregado foi 1:0,05:3:0,4, respectivamente cimento, lignocelulósico, areia lavada e água. O grau de compatibilidade entre o cimento e os resíduos lignocelulósicos, determinado pelo índice de compatibilidade obtido através da temperatura máxima de hidratação, foi classificado como bom para o Bambu e regular para a Maçaranduba. A resistência à compressão simples mostrou-se adequada como ferramenta de decisão para determinar a compatibilidade dos compósitos cimento-lignocelulósicos. Determinada com o ultrassom, o compósito cimento-bambu apresentou velocidade do pulso ultrassônico de 1820 m/s, comprovando sua adequada compatibilidade com o cimento. Os compósitos cimento-lignocelulósicos apresentaram resistências médias a compressão simples de 10,28 MPa (Bambu), 9,95 MPa (Maçaranduba) e 7,40 MPa (madeira mista). Os módulos de elasticidade dinâmicos médios foram da ordem de 8870 MPa para o Bambu, de 8330 MPa para a Maçaranduba e de 7140 MPa para madeira mista. A densidade média apresentada por esses compósitos, em g/cm3, foi de 1,88 para o Bambu, de 1,85 para a Maçaranduba e de 1,85 para madeira mista. Com base nesses resultados, esses materiais lenhosos previamente tratados podem ser utilizados na associação com o cimento e serem destinados ao emprego não-estrutural, isolamentos acústico e térmico.

Several microorganisms are able of producing enzymes responsible for the conversion of biomass to ethanol, such as cellulases. However, studies about diversity and biotechnological application of microorganisms from Pampa biome are still scarce. To try to reduce this knowledge lack, the Gelatoporia subvermispora fungus was isolated from the Pampa biome, resulting in the first occurrence of this specie in Latin America. Commercially, cellulases are produced by submerged fermentation. However, filamentous fungi that are considered good producers of cellulases show better results in solid-state fermentation, mainly by the similarity between the solid medium and the natural habitat of these microorganisms. In order to evaluate the biotechnological potential of the fungi G. subvermispora for cellulases production, rice straw, sewage sludge and sugar cane bagasse were used as substrate. The highest values for the total cellulolytic activity by the method of filter paper (FP) were obtained using sugarcane bagasse as substrate, reaching the value of 3.82 FPU.g-1. The sewage sludge was an excellent medium for the production of xylanase and exo-cellulases, reaching peak activity of 227.97 U.g-1 and 134.25 U.g-1, respectively. The endo-cellulase activity was similar in almost whole substrates tested, as showed in the runs 11 for rice straw (40.75 U.g-1) and 14 for sewage sludge (35.32 U.g-1). Subsequently, cellulolytic enzymes from fungal Gelatoporia subvermispora produced by solid-state fermentation using different substrates were applied to hydrolyze non-treated sugarcane bagasse using indirect sonication. The best results were obtained using sewage sludge as substrate for enzyme production. The mean yields obtained with enzymes produced using sewage sludge, sugarcane bagasse and rice straw as substrates were 72.8, 58.7 and 51.2 g.kg-1, respectively. Regarding the use of ultrasound to carry out enzymatic reactions, the oscillation amplitude presented a negative effect on yield, whereas pulse factor showed to be benefic for the reactions. / Diversos microrganismos são capazes de produzir enzimas responsáveis pela conversão da biomassa em etanol, tais como as celulases, porém, estudos sobre a diversidade e aplicação biotecnológica dos microrganismos do bioma Pampa ainda são escassos. Para tentar reduzir essa lacuna de conhecimento, o fungo Gelatoporia subvermispora foi isolado do bioma Pampa, resultando na primeira ocorrência dessa espécie para a América Latina. Comercialmente, as celulases são produzidas através de fermentação submersa. Entretanto, fungos filamentosos que são considerados bons produtores de celulases apresentam melhores resultados em fermentação em estado sólido. Para avaliar o potencial biotecnológico do fungo G. subvermispora de produzir celulases os resíduos palha de arroz, lodo de esgoto e bagaço de cana foram utilizados como substrato. Os maiores valores de atividade celulolítica total determinados pelo método de papel filtro (PF) foram obtidos utilizando bagaço de cana como substrato, apresentando 3.82 FPU.g-1. O lodo de esgoto foi um excelente meio para a produção de xilanases e exo-celulases, atingindo valores máximos de 227.97 U.g-1 e 134.25 U.g-1, respectivamente. A atividade da endo-celulase foi similar nos substratos testados, como verificado na condição 11 para a palha de arroz (40.75 U.g-1) e 14 para o lodo de esgoto (35.32 U.g-1). As enzimas celulolíticas produzidas pelo fungo Gelatoporia subvermispora foram aplicadas na hidrólise do bagaço de cana por meio de sonicação indireta. Os melhores resultados foram obtidos utilizando o lodo de esgoto como substrato para a produção das enzimas. Os rendimentos médios de hidrólise obtidos através da produção de enzimas utilizando lodo de esgoto, bagaço de cana e palha de arroz como substrato foram 72.8, 58.7 e 51.2 g.kg-1, respectivamente. Com relação à utilização do ultrassom para as reações enzimáticas, a amplitude apresentou um efeito negativo no rendimento, enquanto o fator pulso foi benéfico para as reações.