Orientador: Yong Kum Park / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-19T02:20:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moretti_RobertoHerminio_D.PDF: 4956404 bytes, checksum: b8343cac125e91301a4ef284dd4b167e (MD5) Previous issue date: 1973 / Resumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The abstract is available with the full electronic document / Doutorado / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Submitted by FERNANDA DA SILVA VON PORSTER (fdsvporster@univates.br) on 2014-09-22T17:50:15Z No. of bitstreams: 3 license_text: 22228 bytes, checksum: 65eccae6ba48e4ed6b2a75cb6a5f37bb (MD5) license_rdf: 21686 bytes, checksum: f60c8e7b7ea9f3ba141b21b00747aece (MD5) 2014ElvioLeandroBurlani.pdf: 2196003 bytes, checksum: d505b809756057eda4fc0e9260181cf5 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Lisboa Monteiro (monteiro@univates.br) on 2014-09-29T13:14:40Z (GMT) No. of bitstreams: 3 license_text: 22228 bytes, checksum: 65eccae6ba48e4ed6b2a75cb6a5f37bb (MD5) license_rdf: 21686 bytes, checksum: f60c8e7b7ea9f3ba141b21b00747aece (MD5) 2014ElvioLeandroBurlani.pdf: 2196003 bytes, checksum: d505b809756057eda4fc0e9260181cf5 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-29T13:14:40Z (GMT). No. of bitstreams: 3 license_text: 22228 bytes, checksum: 65eccae6ba48e4ed6b2a75cb6a5f37bb (MD5) license_rdf: 21686 bytes, checksum: f60c8e7b7ea9f3ba141b21b00747aece (MD5) 2014ElvioLeandroBurlani.pdf: 2196003 bytes, checksum: d505b809756057eda4fc0e9260181cf5 (MD5) / No setor industrial muitos resíduos gerados são tratados e posteriormente descartados nos cursos hídricos. Na indústria láctea para produção de um quilo de queijo são gerados nove litros de soro de queijo, resíduo de elevada carga orgânica, rico em aminoácidos essenciais e vitaminas de importância nutricional. Algumas formas de aproveitamento do soro de queijo são a produção de ricota e de concentrado proteico de soro. Porém esses processos geram outros dois resíduos, respectivamente, o soro de ricota e o permeado de soro de queijo, que são importantes contaminantes ambientais devido à sua elevada carga orgânica. O principal constituinte desses resíduos é a lactose, açúcar que pode ser transformado através de processos fermentativos com auxílio de leveduras, em etanol. Este trabalho teve como objetivo utilizar o soro de ricota e o permeado de soro de queijo para a produção de bioetanol, através do emprego de diferentes cepas da levedura Kluyveromyces spp. Inicialmente foi selecionada entre cinco cepas de leveduras, quatro Kluyveromyces marxianus e uma Kluyveromyces lactis, a que apresentava maior produção de etanol a partir do soro de ricota e permeado de soro de queijo. Nessa etapa foi avaliado também o emprego dos subprodutos, soro de ricota e permeado de soro, nas formas autoclavado e não autoclavado. Posteriormente, empregando a cepa selecionada e a metodologia de planejamento experimental, foram estudados os efeitos do pH inicial, temperatura de incubação e concentração inicial de lactose sobre a produção de etanol, tanto para o soro de ricota e permeado de soro de queijo. Após, avaliou-se em biorreator de 3 L a conversão da lactose em etanol pela cepa selecionada para ambos os subprodutos. Como última etapa do trabalho realizou-se a estimativa de investimento em uma estação de tratamento de efluentes (ETE) e em uma usina de biotransformação de soro de ricota e permeado de soro de queijo. A melhor produção de etanol foi com soro de ricota e permeado de soro de queijo autoclavados utilizando a cepa da levedura Kluyveromyces marxianus ATCC 46537, que produziu 15,75 e 10,40 g/L de etanol, respectivamente. No planejamento experimental foi observada que a fermentação da lactose presente no soro de ricota e permeado de soro de queijo foi mais eficiente com temperaturas entre 35 e 45º C e pHs entre 4 e 5. Com esse estudo foi possível estimar que o investimento de uma usina pode ser viável ao longo de 10 anos, mesmo com um custo elevado de investimento. Além disso, a usina gera lucro, já na ETE o investimento para a instalação é alto e não gera lucro. Os resultados obtidos indicam que é possível obter etanol a partir da lactose presente no soro de ricota e no permeado de soro de queijo empregando a levedura Kluyveromyces marxianus ATCC 46537.

A prevalência do diabetes mellitus está aumentando de forma exponencial, adquirindo características epidêmicas em vários países. Nos países em desenvolvimento, particularmente, constitui-se de um grave problema de saúde pública. Dessa forma, o desenvolvimento de novas metodologias que auxiliem no diagnóstico e controle de doenças traz uma importante contribuição não somente ao tratamento de pacientes portadores desta doença como também no estabelecimento de políticas públicas de prevenção da mesma. A presença dos metais em amostras de soro humano tem sido utilizada por diversos autores para o diagnóstico da doença. Entretanto sua interpretação constitui-se ainda um desafio. A principal razão para esta dificuldade consiste no fato de que, na maioria dos estudos encontrados na literatura, o nível de metais tanto nos pacientes como no grupo de controle estão, muitas vezes, na mesma faixa de distribuição. Neste estudo, é discutida uma nova abordagem para a interpretação dos níveis de metais em amostras de soro de indivíduos portadores de diabetes mellitus tipo 2 e a possibilidade de sua utilização no diagnóstico da doença. Foram recrutados pelo Hospital da Universidade Federal de Juiz de Fora, 86 sujeitos com diabetes mellitus tipo 2 e 67 sujeitos controle. As amostras de sangue foram colhidas para separar o soro. Os elementos Cu, Mg, Mn, Se, V e Zn foram determinados pela da técnica de espectrometria de massa de alta resolução com fonte de plasma indutivamente acoplado. A interpretação dos dados foi realizada utilizando-se as técnicas de análise discriminante, componentes principais e de cluster. O conteúdo de metais nas amostras analisadas foi concordante com os dados da literatura. No entanto, a principal conclusão deste estudo é que as concentrações de cada elemento, por si mesmas, não podem ser utilizadas no diagnóstico de diabetes mellitus. Porém, a determinação de todos os metais associados à doença e a utilização de técnicas estatísticas multivariadas podem proporcionar uma excelente alternativa para esta avaliação. / The occurrence of diabetes is increasing exponentially, with taking epidemic characteristics particularly in developing countries. In developing countries, particularly, there is an indication of public health problem. Thus, developing new methodologies that help in diagnosis and disease control brings an important contribution not only to treatment of patients with this disease but also in setting public policies to prevent it. The presence of metals in samples of human serum has been used by several authors for the diagnosis of the disease. However it is their interpretation is still a challenge. The main reason for this difficulty is the fact that in most studies in the literature, the level of metals in both the patients and the control group are often in the same range of distribution. The use of the metals contents in serum samples for the diagnosis of this disease is still a challenge. The main reason for this difficulty is the fact that their levels in the patients as much as in the group of control are often in the same range of distribution. In this study, we discussed a new approach for the interpretation of the level of metals in serum samples from subjects with of type 2 diabetes mellitus and possibility of its use in the diagnosis of the disease. Serum samples of 86 subjects with type 2 diabetes mellitus and 67 non-diabetic control subjects recruited by the Federal University Juiz de Fora Hospital. Fasting blood samples were collected to separate the serum. The elements Cu, Mg, Se, V and Zn were measured using the high resolution inductively coupled plasma mass spectrometry technique. The interpretation of the data was performed using the techniques of discriminant analysis, principal components and cluster. The metals contents in the analyzed samples were consistent with the literature data. However, the main conclusion of this study is that the concentrations of each element, itself, can not be used in the diagnosis of the diabetes mellitus. The analysis of all the metals associated to the disease and the use of multivariate statistical techniques may provide an excellent alternative to this assessment.

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde da Universidade do Extremo Sul Catarinense para obtenção do título de Mestre em Ciências da Saúde. / Acidentes com serpentes são considerados um problema de saúde publica, estando inclusos na lista de doenças tropicais negligenciadas da Organização Mundial da Saúde. No Brasil, a peçonha crotálica é considerada a mais tóxica com letalidade aproximada de 72% em casos não tratados e de 5% nos tratados com soroterapia. Sua composição é variada contendo moléculas, como enzimas, toxinas, peptídeos, carboidratos, e aminoácidos. Dentre as toxinas identificadas no veneno, as principais são as crotamina e crotoxina. O soro comercial utilizado para o tratamento dos envenenamentos com esta serpente é produzido pela hiperimunização de cavalos com venenos do gênero Crotalus, o que gera problemas bioéticos, já que os animais imunizados sofrem os sintomas de envenenamento. Desta forma, a identificação e sínteses de epítopos das principais toxinas do veneno, surgem como uma alternativa para substituir o veneno na produção de moléculas imunológicas capazes de induzir a formação de anticorpos específicos. Este estudo teve como objetivo sintetizar dois peptídeos identificados por técnicas de bioinformática como epítopos conformacionais da crotoxina e crotamina e avaliá-los como imunógenos. As análises in silico indicaram que os peptídeos desenhados eram epítopos conformacionais para a crotoxina e crotamina. Os resultados de ELISA mostraram que ambos os peptídeos foram capazes de ligar aos anticorpos gerados, comprovando, assim, sua capacidade antigênica, e os peptídeos também foram capazes de reconhecer o soro anticrotálico. Já os resultados da soroneutralização in vivo mostrou que também foram capazes de neutralizar o efeito letal do veneno em 100% dos animais imunizados com eles.Por estes peptídeos não serem tóxicos, apresentam-se como uma ótima alternativa na substituição do veneno para produção do soro anticrotálico.

A prevalência do diabetes mellitus está aumentando de forma exponencial, adquirindo características epidêmicas em vários países. Nos países em desenvolvimento, particularmente, constitui-se de um grave problema de saúde pública. Dessa forma, o desenvolvimento de novas metodologias que auxiliem no diagnóstico e controle de doenças traz uma importante contribuição não somente ao tratamento de pacientes portadores desta doença como também no estabelecimento de políticas públicas de prevenção da mesma. A presença dos metais em amostras de soro humano tem sido utilizada por diversos autores para o diagnóstico da doença. Entretanto sua interpretação constitui-se ainda um desafio. A principal razão para esta dificuldade consiste no fato de que, na maioria dos estudos encontrados na literatura, o nível de metais tanto nos pacientes como no grupo de controle estão, muitas vezes, na mesma faixa de distribuição. Neste estudo, é discutida uma nova abordagem para a interpretação dos níveis de metais em amostras de soro de indivíduos portadores de diabetes mellitus tipo 2 e a possibilidade de sua utilização no diagnóstico da doença. Foram recrutados pelo Hospital da Universidade Federal de Juiz de Fora, 86 sujeitos com diabetes mellitus tipo 2 e 67 sujeitos controle. As amostras de sangue foram colhidas para separar o soro. Os elementos Cu, Mg, Mn, Se, V e Zn foram determinados pela da técnica de espectrometria de massa de alta resolução com fonte de plasma indutivamente acoplado. A interpretação dos dados foi realizada utilizando-se as técnicas de análise discriminante, componentes principais e de cluster. O conteúdo de metais nas amostras analisadas foi concordante com os dados da literatura. No entanto, a principal conclusão deste estudo é que as concentrações de cada elemento, por si mesmas, não podem ser utilizadas no diagnóstico de diabetes mellitus. Porém, a determinação de todos os metais associados à doença e a utilização de técnicas estatísticas multivariadas podem proporcionar uma excelente alternativa para esta avaliação. / The occurrence of diabetes is increasing exponentially, with taking epidemic characteristics particularly in developing countries. In developing countries, particularly, there is an indication of public health problem. Thus, developing new methodologies that help in diagnosis and disease control brings an important contribution not only to treatment of patients with this disease but also in setting public policies to prevent it. The presence of metals in samples of human serum has been used by several authors for the diagnosis of the disease. However it is their interpretation is still a challenge. The main reason for this difficulty is the fact that in most studies in the literature, the level of metals in both the patients and the control group are often in the same range of distribution. The use of the metals contents in serum samples for the diagnosis of this disease is still a challenge. The main reason for this difficulty is the fact that their levels in the patients as much as in the group of control are often in the same range of distribution. In this study, we discussed a new approach for the interpretation of the level of metals in serum samples from subjects with of type 2 diabetes mellitus and possibility of its use in the diagnosis of the disease. Serum samples of 86 subjects with type 2 diabetes mellitus and 67 non-diabetic control subjects recruited by the Federal University Juiz de Fora Hospital. Fasting blood samples were collected to separate the serum. The elements Cu, Mg, Se, V and Zn were measured using the high resolution inductively coupled plasma mass spectrometry technique. The interpretation of the data was performed using the techniques of discriminant analysis, principal components and cluster. The metals contents in the analyzed samples were consistent with the literature data. However, the main conclusion of this study is that the concentrations of each element, itself, can not be used in the diagnosis of the diabetes mellitus. The analysis of all the metals associated to the disease and the use of multivariate statistical techniques may provide an excellent alternative to this assessment.

Este projeto tem como finalidade o estudo da produção contínua de etanol em biorreator, por células de levedura imobilizadas por envolvimento, usando como meio de cultivo soro de queijo, um resíduo industrial potencialmente poluente. Na primeira etapa do estudo foi determinada, usando processo em batelada, a temperatura ótima para ser aplicada nos biorreatores de 300C para a Kluyveromyces marxianus CBS 6556 e de 370C para a Saccharomyces cerevisiae recombinante BLR 014. Posteriormente, foram realizados cultivos em biorreator contínuo de mistura completa (CSTR) com as células livres em suspensão para comparação com a produtividade de cultivos imobilizados. Os resultados mostraram que para a K. marxianus a taxa máxima a ser aplicada ao sistema é de 0,20 h-1 e para a S. cerevisiae recombinante de 0,10 h-1. Na etapa final, foram realizados os cultivos com as células imobilizadas por envolvimento em alginato de cálcio usando biorreator de fluxo pistonado com diferentes taxas de diluição (0,05 h-1, 0,10 h-1 e 0,20 h-1). Os resultados sugerem que ambas as cepas de levedura perdem produtividade com o decorrer do tempo de cultivo nas taxas de diluição maiores, provavelmente pela perda de viabilidade. Com o objetivo de averiguar se a perda de produtividade foi causada pela técnica de imobilização ou pela presença de componentes tóxicos no soro de queijo foram realizados experimentos com K. marxianus e uma cepa comercial de Saccharomyces cerevisiae KI em meio complexo YEPD. A cepa comercial não apresentou a perda de produtividade e a K. marxianus mostrou o mesmo perfil para ambos os meios, demonstrando que a imobilização e a composição do soro não afetam a produtividade, assim provavelmente esta queda seja causada por características no crescimento e metabolismo das cepas em questão. / The aim of this present work was to study a continuous alcohol production from cheese whey (potencial pollutant) using immobilized yeasts cells. In the first step of this work , the best temperature to be used on the bioreactor was determined using batch cultures. The temperature was 300C to Kluyveromyces marxianus CBS 6556 and 370C to Saccharomyces cerevisiae recombinant BLR 014. After this, were made cultivations on continuous stirred tank reactor (CSTR) using free cells for productivity comparation with immobilized cells reactors. Our results showing that maximum dilution rate to K. marxianus was 0.20 h-1 and to S. cerevisiae recombinant was 0,10 h-1 before cells wash out. In the final step, were made cultivations using alginate-immobilized cells in a plug-flow reactor with different dilution rates (0.05 h-1, 0.10 h-1 and 0.20 h-1). The results suggest that both yeast strains lost productivity when the high dilution rates was applied on the sistem, probably because the lost of cells viability. To investigate if the lost of productivity was consequence of immobilization technique or the presence of toxics or inhibitory components, were made cultivations on a complexe medium using a comercial strain S. cerevisiae KI and K. marxianus. The results showing that the comecial strain did not loose productivity so drastically and the K. marxianus showing the same behavior. In addition, the productivity lost probably was a consequence of metabolism and growth characteristics of the strains.

O soro lácteo é produzido pela indústria de laticínios durante a fabricação de queijos e caseína. Como matéria-prima pode conferir à tecnologia alimentar novas potencialidades devido às propriedades funcionais e nutricionais das suas proteínas. Porém, muitas indústrias ainda consideram o soro como um efluente, o qual quando não devidamente tratado gera um sério problema ambiental por causa da sua elevada carga orgânica. Estes fatores tornam importante o desenvolvimento de alternativas para um adequado aproveitamento do soro, porque ao mesmo tempo em que a transformação do soro em produtos diversos diminui o problema ambiental, proporciona ganhos às indústrias de laticínios, através do desenvolvimento de novos produtos. A tecnologia de separação por membranas, especialmente a ultrafiltração (UF), vem sendo empregada pelas indústrias de laticínios para obter concentrados protéicos a partir do soro, pois este processo permite a concentração seletiva das proteínas em relação aos outros componentes de natureza não protéica. Além disto, devido às propriedades específicas de cada proteína do soro, tem havido um crescente interesse no fracionamento destas proteínas, porque muitas vezes estas características não são realçadas nos concentrados protéicos devido a interações com outros componentes. A UF e a microfiltração (MF) vêm sendo testadas para se obter frações distintas das proteínas do soro. Dentro deste contexto, utilizando processos de separação por membranas, os objetivos deste trabalho são: (i) concentrar e purificar as proteínas do soro, (ii) a partir do concentrado protéico obtido em (i) obter duas frações, uma rica em β-lactoglobulina e a outra em α- lactoalbumina (as proteínas mais abundantes no soro). A etapa de concentração (i) foi realizada utilizando membranas de UF com massa molar de corte de 10 kDa, o sistema foi operado no modo batelada associado a diafiltração (DF), permitindo, desta forma, uma maior remoção de sais e lactose, conduzindo simultaneamente a uma maior concentração de proteínas no retido. As condições de operação mantidas constantes foram: temperatura de 50 °C, pressão transmembrana de 2 bar e vazão de alimentação de 840 L.h-1. Foram testadas quatro estratégias variando o fator de concentração volumétrico (FC); o volume e o número de DF que deveriam ser realizadas para obtenção do concentrado protéico mais puro. Na etapa de fracionamento (ii) o concentrado protéico obtido em (i) foi tratado por diferentes processos de separação com membranas a fim de fracionar as proteínas majoritárias. Nesta etapa membranas de UF e MF foram testadas: HN06 (20 kDa), RZ04 (70 kDa), VCWP (0,1 μm), MF-7002 (0,1 μm), UF-C50 (50 kDa) e UF-C20 (20 kDa). Para realizar a separação foram consideradas características como: massa molar e pH da solução de alimentação. A eficiência de cada processo foi avaliada pela determinação da concentração de proteína, lactose, sólidos totais, pH e condutividade elétrica das correntes de permeado e de retido. Os resultados obtidos em (i) indicaram que o processo é adequado para obtenção de concentrados protéicos com diferentes graus de pureza, podendo chegar a uma pureza protéica de 70 % em base seca. Em (ii) os resultados indicam que algum tipo de agregação e desnaturação pode ocorrer com as proteínas nas condições em que os experimentos foram realizados, pois as tentativas de fracionamento não apresentaram resultados satisfatórios. Entre as membranas utilizadas as que apresentaram os resultados mais promissores foram a MF-7002 e a VCWP, com um fracionamento parcial das proteínas majoritárias presentes no soro. / Whey is the liquid byproduct produced by the dairy industry during the manufacture of cheeses and casein. As a raw material it can provide in the food technology new potentialities due to the functional and nutritional properties of its proteins. However, many industries still consider the whey as waste material, which if not properly disposed creates a very severe environmental problem due to its high organic load. These factors led to the development of important alternatives to the right utilization of the whey, therefore solving the pollution problem and providing economical advantages to the dairy industries. Membrane technology, especially ultrafiltration (UF), has been used in the dairy industries to produce whey protein concentrates, because this process allows the selective concentration of the proteins in relation to the other components. Moreover, due to the specific properties of each whey protein, the interest in fractionating these proteins has been increased, since their properties could not be enhanced in the protein concentrates due to the interactions between the different components. The UF and microfiltration (MF) have being tested to simultaneously fractionate, purify and concentrate the whey thus improving its utilization. In this context, by using membrane separation process, the objectives of this work are: (i) to concentrate and to purify the whey proteins, (ii) from the protein concentrate obtained in (i) to fractionate the main whey proteins, the β-lactoglobulin and the α-lactoalbumin. The concentration step (i) was performed with UF membranes with a molecular weight cutoff of 10 kDa, the system was operated in batch mode associate with discontinuous diafiltration (DF), in order to remove salts and lactose simultaneously, leading to a whey protein concentrate above 50% protein (dry basis). The experiments were carried out with the following operating conditions: temperature of 50 °C, transmembrane pressure of 2 bar and cross flow rate of 840 L.h-1. Four strategies have been tested by changing the volumetric concentration factor (FC) and the volume and the number of DF. In the fractionation stage (ii) the protein concentrate obtained in (i) was processed with different UF and MF membranes in order to separate the two main proteins present in the whey. The following UF and MF membranes have been tested: HN06 (20 kDa), RZ04 (70 kDa), VCWP (0,1 μm), MF-7002 (0,1 μm), UF-C50 (50 kDa) and UF-C20 (20 kDa). To achieve the separation, characteristics such as molecular weight of the proteins and pH of the solution had been considered. The efficiency of each process was evaluated by determining the concentration of proteins and lactose, total solids contend, the pH and the electrical conductivity for both streams, the permeate and the concentrate. The results have shown that the UF process is adequate for production of protein concentrates with different degrees of purity; in the best experimental strategy, the protein concentrate obtained had 70 % protein, dry basis. In the protein fractionating stage the results indicate that some kind of aggregation and denaturation is occurring with the proteins in the operating conditions tested in this work, therefore the fractionation process did not show satisfactory results until now. Amongst the membranes used the results showed that the most promising were the MF-7002 and VCWP membranes, with a partial separation.

O soro lácteo é produzido pela indústria de laticínios durante a fabricação de queijos e caseína. Como matéria-prima pode conferir à tecnologia alimentar novas potencialidades devido às propriedades funcionais e nutricionais das suas proteínas. Porém, muitas indústrias ainda consideram o soro como um efluente, o qual quando não devidamente tratado gera um sério problema ambiental por causa da sua elevada carga orgânica. Estes fatores tornam importante o desenvolvimento de alternativas para um adequado aproveitamento do soro, porque ao mesmo tempo em que a transformação do soro em produtos diversos diminui o problema ambiental, proporciona ganhos às indústrias de laticínios, através do desenvolvimento de novos produtos. A tecnologia de separação por membranas, especialmente a ultrafiltração (UF), vem sendo empregada pelas indústrias de laticínios para obter concentrados protéicos a partir do soro, pois este processo permite a concentração seletiva das proteínas em relação aos outros componentes de natureza não protéica. Além disto, devido às propriedades específicas de cada proteína do soro, tem havido um crescente interesse no fracionamento destas proteínas, porque muitas vezes estas características não são realçadas nos concentrados protéicos devido a interações com outros componentes. A UF e a microfiltração (MF) vêm sendo testadas para se obter frações distintas das proteínas do soro. Dentro deste contexto, utilizando processos de separação por membranas, os objetivos deste trabalho são: (i) concentrar e purificar as proteínas do soro, (ii) a partir do concentrado protéico obtido em (i) obter duas frações, uma rica em β-lactoglobulina e a outra em α- lactoalbumina (as proteínas mais abundantes no soro). A etapa de concentração (i) foi realizada utilizando membranas de UF com massa molar de corte de 10 kDa, o sistema foi operado no modo batelada associado a diafiltração (DF), permitindo, desta forma, uma maior remoção de sais e lactose, conduzindo simultaneamente a uma maior concentração de proteínas no retido. As condições de operação mantidas constantes foram: temperatura de 50 °C, pressão transmembrana de 2 bar e vazão de alimentação de 840 L.h-1. Foram testadas quatro estratégias variando o fator de concentração volumétrico (FC); o volume e o número de DF que deveriam ser realizadas para obtenção do concentrado protéico mais puro. Na etapa de fracionamento (ii) o concentrado protéico obtido em (i) foi tratado por diferentes processos de separação com membranas a fim de fracionar as proteínas majoritárias. Nesta etapa membranas de UF e MF foram testadas: HN06 (20 kDa), RZ04 (70 kDa), VCWP (0,1 μm), MF-7002 (0,1 μm), UF-C50 (50 kDa) e UF-C20 (20 kDa). Para realizar a separação foram consideradas características como: massa molar e pH da solução de alimentação. A eficiência de cada processo foi avaliada pela determinação da concentração de proteína, lactose, sólidos totais, pH e condutividade elétrica das correntes de permeado e de retido. Os resultados obtidos em (i) indicaram que o processo é adequado para obtenção de concentrados protéicos com diferentes graus de pureza, podendo chegar a uma pureza protéica de 70 % em base seca. Em (ii) os resultados indicam que algum tipo de agregação e desnaturação pode ocorrer com as proteínas nas condições em que os experimentos foram realizados, pois as tentativas de fracionamento não apresentaram resultados satisfatórios. Entre as membranas utilizadas as que apresentaram os resultados mais promissores foram a MF-7002 e a VCWP, com um fracionamento parcial das proteínas majoritárias presentes no soro. / Whey is the liquid byproduct produced by the dairy industry during the manufacture of cheeses and casein. As a raw material it can provide in the food technology new potentialities due to the functional and nutritional properties of its proteins. However, many industries still consider the whey as waste material, which if not properly disposed creates a very severe environmental problem due to its high organic load. These factors led to the development of important alternatives to the right utilization of the whey, therefore solving the pollution problem and providing economical advantages to the dairy industries. Membrane technology, especially ultrafiltration (UF), has been used in the dairy industries to produce whey protein concentrates, because this process allows the selective concentration of the proteins in relation to the other components. Moreover, due to the specific properties of each whey protein, the interest in fractionating these proteins has been increased, since their properties could not be enhanced in the protein concentrates due to the interactions between the different components. The UF and microfiltration (MF) have being tested to simultaneously fractionate, purify and concentrate the whey thus improving its utilization. In this context, by using membrane separation process, the objectives of this work are: (i) to concentrate and to purify the whey proteins, (ii) from the protein concentrate obtained in (i) to fractionate the main whey proteins, the β-lactoglobulin and the α-lactoalbumin. The concentration step (i) was performed with UF membranes with a molecular weight cutoff of 10 kDa, the system was operated in batch mode associate with discontinuous diafiltration (DF), in order to remove salts and lactose simultaneously, leading to a whey protein concentrate above 50% protein (dry basis). The experiments were carried out with the following operating conditions: temperature of 50 °C, transmembrane pressure of 2 bar and cross flow rate of 840 L.h-1. Four strategies have been tested by changing the volumetric concentration factor (FC) and the volume and the number of DF. In the fractionation stage (ii) the protein concentrate obtained in (i) was processed with different UF and MF membranes in order to separate the two main proteins present in the whey. The following UF and MF membranes have been tested: HN06 (20 kDa), RZ04 (70 kDa), VCWP (0,1 μm), MF-7002 (0,1 μm), UF-C50 (50 kDa) and UF-C20 (20 kDa). To achieve the separation, characteristics such as molecular weight of the proteins and pH of the solution had been considered. The efficiency of each process was evaluated by determining the concentration of proteins and lactose, total solids contend, the pH and the electrical conductivity for both streams, the permeate and the concentrate. The results have shown that the UF process is adequate for production of protein concentrates with different degrees of purity; in the best experimental strategy, the protein concentrate obtained had 70 % protein, dry basis. In the protein fractionating stage the results indicate that some kind of aggregation and denaturation is occurring with the proteins in the operating conditions tested in this work, therefore the fractionation process did not show satisfactory results until now. Amongst the membranes used the results showed that the most promising were the MF-7002 and VCWP membranes, with a partial separation.

Este projeto tem como finalidade o estudo da produção contínua de etanol em biorreator, por células de levedura imobilizadas por envolvimento, usando como meio de cultivo soro de queijo, um resíduo industrial potencialmente poluente. Na primeira etapa do estudo foi determinada, usando processo em batelada, a temperatura ótima para ser aplicada nos biorreatores de 300C para a Kluyveromyces marxianus CBS 6556 e de 370C para a Saccharomyces cerevisiae recombinante BLR 014. Posteriormente, foram realizados cultivos em biorreator contínuo de mistura completa (CSTR) com as células livres em suspensão para comparação com a produtividade de cultivos imobilizados. Os resultados mostraram que para a K. marxianus a taxa máxima a ser aplicada ao sistema é de 0,20 h-1 e para a S. cerevisiae recombinante de 0,10 h-1. Na etapa final, foram realizados os cultivos com as células imobilizadas por envolvimento em alginato de cálcio usando biorreator de fluxo pistonado com diferentes taxas de diluição (0,05 h-1, 0,10 h-1 e 0,20 h-1). Os resultados sugerem que ambas as cepas de levedura perdem produtividade com o decorrer do tempo de cultivo nas taxas de diluição maiores, provavelmente pela perda de viabilidade. Com o objetivo de averiguar se a perda de produtividade foi causada pela técnica de imobilização ou pela presença de componentes tóxicos no soro de queijo foram realizados experimentos com K. marxianus e uma cepa comercial de Saccharomyces cerevisiae KI em meio complexo YEPD. A cepa comercial não apresentou a perda de produtividade e a K. marxianus mostrou o mesmo perfil para ambos os meios, demonstrando que a imobilização e a composição do soro não afetam a produtividade, assim provavelmente esta queda seja causada por características no crescimento e metabolismo das cepas em questão. / The aim of this present work was to study a continuous alcohol production from cheese whey (potencial pollutant) using immobilized yeasts cells. In the first step of this work , the best temperature to be used on the bioreactor was determined using batch cultures. The temperature was 300C to Kluyveromyces marxianus CBS 6556 and 370C to Saccharomyces cerevisiae recombinant BLR 014. After this, were made cultivations on continuous stirred tank reactor (CSTR) using free cells for productivity comparation with immobilized cells reactors. Our results showing that maximum dilution rate to K. marxianus was 0.20 h-1 and to S. cerevisiae recombinant was 0,10 h-1 before cells wash out. In the final step, were made cultivations using alginate-immobilized cells in a plug-flow reactor with different dilution rates (0.05 h-1, 0.10 h-1 and 0.20 h-1). The results suggest that both yeast strains lost productivity when the high dilution rates was applied on the sistem, probably because the lost of cells viability. To investigate if the lost of productivity was consequence of immobilization technique or the presence of toxics or inhibitory components, were made cultivations on a complexe medium using a comercial strain S. cerevisiae KI and K. marxianus. The results showing that the comecial strain did not loose productivity so drastically and the K. marxianus showing the same behavior. In addition, the productivity lost probably was a consequence of metabolism and growth characteristics of the strains.

Este projeto tem como finalidade o estudo da produção contínua de etanol em biorreator, por células de levedura imobilizadas por envolvimento, usando como meio de cultivo soro de queijo, um resíduo industrial potencialmente poluente. Na primeira etapa do estudo foi determinada, usando processo em batelada, a temperatura ótima para ser aplicada nos biorreatores de 300C para a Kluyveromyces marxianus CBS 6556 e de 370C para a Saccharomyces cerevisiae recombinante BLR 014. Posteriormente, foram realizados cultivos em biorreator contínuo de mistura completa (CSTR) com as células livres em suspensão para comparação com a produtividade de cultivos imobilizados. Os resultados mostraram que para a K. marxianus a taxa máxima a ser aplicada ao sistema é de 0,20 h-1 e para a S. cerevisiae recombinante de 0,10 h-1. Na etapa final, foram realizados os cultivos com as células imobilizadas por envolvimento em alginato de cálcio usando biorreator de fluxo pistonado com diferentes taxas de diluição (0,05 h-1, 0,10 h-1 e 0,20 h-1). Os resultados sugerem que ambas as cepas de levedura perdem produtividade com o decorrer do tempo de cultivo nas taxas de diluição maiores, provavelmente pela perda de viabilidade. Com o objetivo de averiguar se a perda de produtividade foi causada pela técnica de imobilização ou pela presença de componentes tóxicos no soro de queijo foram realizados experimentos com K. marxianus e uma cepa comercial de Saccharomyces cerevisiae KI em meio complexo YEPD. A cepa comercial não apresentou a perda de produtividade e a K. marxianus mostrou o mesmo perfil para ambos os meios, demonstrando que a imobilização e a composição do soro não afetam a produtividade, assim provavelmente esta queda seja causada por características no crescimento e metabolismo das cepas em questão. / The aim of this present work was to study a continuous alcohol production from cheese whey (potencial pollutant) using immobilized yeasts cells. In the first step of this work , the best temperature to be used on the bioreactor was determined using batch cultures. The temperature was 300C to Kluyveromyces marxianus CBS 6556 and 370C to Saccharomyces cerevisiae recombinant BLR 014. After this, were made cultivations on continuous stirred tank reactor (CSTR) using free cells for productivity comparation with immobilized cells reactors. Our results showing that maximum dilution rate to K. marxianus was 0.20 h-1 and to S. cerevisiae recombinant was 0,10 h-1 before cells wash out. In the final step, were made cultivations using alginate-immobilized cells in a plug-flow reactor with different dilution rates (0.05 h-1, 0.10 h-1 and 0.20 h-1). The results suggest that both yeast strains lost productivity when the high dilution rates was applied on the sistem, probably because the lost of cells viability. To investigate if the lost of productivity was consequence of immobilization technique or the presence of toxics or inhibitory components, were made cultivations on a complexe medium using a comercial strain S. cerevisiae KI and K. marxianus. The results showing that the comecial strain did not loose productivity so drastically and the K. marxianus showing the same behavior. In addition, the productivity lost probably was a consequence of metabolism and growth characteristics of the strains.