O cianeto é um composto tóxico, que pode ser encontrado no ambiente de maneira natural ou como resultado de atividades antropogênicas tais como a mineração de ouro e a indústria da galvanoplastia. Dentre as diferentes espécies do composto, o cianeto de hidrogênio (HCN) é considerado o mais tóxico, mesmo concentrações de 100ppm são letais para os seres humanos. Para a degradação destes compostos de cianeto a compostos menos tóxicos existem diferentes métodos de tratamento que podem ser químicos, físicos ou biológicos. O presente trabalho estudou a capacidade de degradação bacteriana de cianeto com cepas nativas isoladas de rejeito de mineração de ouro. Para isto, foram escolhidas três cepas dentro de um grupo de vinte cepas isoladas previamente. As cepas foram identificadas mediante as técnicas de MALDI-TOF e sequenciamento do gene 16s. Posteriormente realizou-se o processo de ativação e crescimento bacteriano no qual foram determinados os parâmetros de crescimento para cada uma das cepas, tais como pH, agitação, temperatura e meio de cultura. Após a etapa de ativação bacteriana, realizou-se a adaptação das três cepas em ambientes alcalinos. Nesta etapa, foram feitos ensaios em frascos agitados e avaliou-se o crescimento celular em função da formação de células viáveis para diferentes condições de pH (7; 8; 9,10 e 11). Com as cepas adaptadas ao pH 10 foram realizados ensaios de degradação bacteriana de cianeto em frascos agitados contendo 100mL de solução sintética de cianeto de potássio e 0,2mL de inoculo bacteriano. A concentração da solução de cianeto foi de 500mgL-1 e o pH de 10. Foram avaliadas três condições de temperatura (37, 32 e 27oC). Durante os ensaios foi estudado o crescimento bacteriano, o comportamento do pH e a degradação de cianeto. A quantificação do cianeto livre foi determinada pelo método polarográfico com eletrodo de mercúrio. Através dos resultados obtidos, foi possível identificar que as três cepas isoladas pertencem ás espécies Bacillus pumilus, Bacillus licheniformis e Bacillus subtilis. As cepas bacterianas apresentaram maior produção celular quando cultivadas em meio L.B a pH 7, velocidade de rotação de 190rpm e 37oC de temperatura. A máxima faixa de adaptação a ambientes alcalinos aconteceu em valores de pH 10. As melhores taxas de degradação de cianeto para a cepa B. subtilis e B. pumilus ocorreram em temperatura de 27oC e 65rpm, conseguindo degradar 100% do cianeto. A cepa B. licheniformis apresentou a melhor taxa de degradação de cianeto em temperatura de 32oC e 190rpm obtendo 99,5% de degradação. Através dos resultados obtidos no presente trabalho, foi possível avaliar o potencial de degradação de cianeto para as bactérias B. pumilus, B. licheniformis e B. subtilis as quais podem ser utilizadas como alternativa de tratamento em efluentes contaminados com cianeto. / Cyanide is a highly toxic compound that can be naturally found in the environment or as a result of anthropogenic activities such as gold mining and electroplating industry. Among the different species of the compound, hydrogen cyanide (HCN) is considered the most toxic, even concentrations of 100 ppm are lethal to humans. Degradation of this cyanide compound to less toxic compounds can be carried out through different methods such as chemical, physical and biological treatments. The present work investigated the bacterial degradation capacity of cyanide by isolated native strains from gold mining tailings. Three strains were selected from a group of twenty previously isolated strains which were identified using MALDI-TOF and 16s gene sequencing techniques. The bacterial activation and cellular growth were performed to determine the growth parameters for the strains, such as pH, temperature, rotation speed and culture medium. After the activation, the strains were adapted to grow in alkaline environments. During this phase, cellular growth was carried out in agitated flask at different pHs (7, 8, 9, 10 and 11). The adapted strains were used to perform cyanide degradation tests at pH 10 in agitated flask by using 100mL of a synthetic solution. The solution was composed of 500 ppm of potassium cyanide and 0,2mL of bacterial inoculum. During the experiments, three temperatures were evaluated (37, 32 and 27°C). Bacterial growth, cyanide degradation and pH behaviour were studied Free cyanide quantification was determined by polarographic method with a mercury electrode. It was found that the three isolated strains belong to Bacillus pumilus, Bacillus licheniformis and Bacillus subtilis groups. The highest bacterial growth was observed when the strains were cultivated in a L.B media at pH 7,0, 37°C by using 190 rpm of rotation velocity. The maximum range of adaptation to alkaline environments occurred in pH values of 10. The best cyanide degradation rate (100%) were achieved at 27°C for the strain B. suptilis and B. pumilus. The strain. B. licheniformis showed the best cyanide degradation rate (99,5%) at 37°C. The results obtained in the present work were able to evaluate the potential of cyanide degradation for the bacteria B. pumilus, B. licheniformis and B. subtilis. These results can be used as an alternative to treat wastewaters that are polluted with cyanide.

Com a finalidade de substituir os antibióticos como promotores de crescimento, alguns produtos estão sendo adotados na alimentação de não-ruminantes, como por exemplo, os próbioticos. Neste trabalho, objetivou-se avaliar o efeito da inclusão de um probiótico composto de Bacillus subtilis, na concentração mínima de 1 x 1010 UFC / g de ração, sobre o desempenho zootécnico, escore de lesão intestinal e rendimento de carcaça de frangos de corte. Foram alojados 2.016 frangos machos da linhagem Cobb 500, distribuídos em delineamento inteiramente casualizado com 8 tratamentos, 9 repetições e 28 aves cada. As dietas consistiram em: dieta à base de milho e farelo de soja (Regular); dieta má absorção (6% de soja crua); seis dietas má absorção: má absorção + vacina coccidiose com e sem inoculação das aves com Clostridium perfringens; dieta má absorção + probiótico com e sem inoculação de Clostridium perfringens; dieta má absorção + vacina coccidiose + probiótico e dieta má absorção + vacina coccidiose 10X + probiótico + inoculação de Clostridium perfringens. O desempenho foi avaliado nos dias 1, 7, 21, 35 e 42, 5 aves por box foram sacrificadas para avaliação de lesão intestinal, rendimento de carcaça e cortes comerciais. As aves que receberam a dieta má absorção + vacina coccidiose 10X + probiótico + Clostridium perfringens tiveram menor ganho de peso acumulado que as aves que consumiram a Regular (P<0,05). A pior conversão alimentar foi observada com o fornecimento da dieta má absorção + Clostridium perfringens + vacina coccidiose e sem probiótico (P<0,05). Os tratamentos não tiveram efeito relevante nos escores de lesões intestinais. O rendimento de carcaça não diferiu entre os tratamentos (P>0,05). Observou-se que os tratamentos que receberam probiótico adicionado na ração obtiveram resultado semelhante aos que receberam a dieta regular, independentemente da inoculação do Clostridium perfringens, com exceção do tratamento que foi desafiado com uma dose 10X da vacina coccidiose. Assim, o uso do probiótico reduziu os efeitos negativos do desafio nutricional e sanitário. / In order to change the antibiotics as growth promoter, there are products been used at non-ruminants feeding, as probiotics. This study aimed to evaluate the effect of a probiotic composes with Bacillus subtilis, on minimum concentration of 1 x 1010 UFC / g of diet, on the performance, intestinal lesion scores and carcass yield evaluation of broilers. A total of 2,016 Cobb 500 male broilers were housed in a completely randomized design with 8 treatments, 9 repetitions of 28 birds each. The following diets were provided: diet based on corn and soybean meal (Regular); diet malabsorption (6 % raw soybean); six diets malabsorption: diet malabsorption + coccidiosis vaccine with and without inoculation of birds with Clostridium perfringens, diet malabsorption + probiotic with and without inoculation with Clostridium perfringens, diet malabsorption + coccidiosis vaccine + probiotic and diet malabsorption + coccidiosis vaccine 10X + probiotic + Clostridium perfringens . The performance was evaluated at days 1, 7, 21 and 42, 5 birds per pen were sacrificed for carcass yield and commercial cuts evaluation. The birds fed the diet diet malabsorption + coccidiosis vaccine 10X + probiotic + Clostridium perfringens had worse accumulated weight gain that birds fed Regular (P<0.05). The worst feed conversion ratio was observed on birds that received the diet containing diet malabsorption + Clostridium perfringens + coccidiosis vaccine without probiotic (P<0.05). The treatments did not have relevant effect on intestinal lesion scores. The carcass yield did not differ between treatments (P>0.05). It was observed that the treatments they received probiotic added in the feed obtained a result similar to that received the regular diet, regardless of inoculation of Clostridium perfringens, with the exception of the treatment that has been challenged with a dose 10 x coccidiosis vaccine. Therefore, the use of probiotics reduced the negative effects of nutritional and health challenge.

A busca por tecnologias que visem minimizar o impacto ambiental da indústria coureira vem aumentando constantemente. A utilização de enzimas e de produtos oxidantes na etapa de depilação da pele é uma alternativa que permitem a redução do potencial poluidor da indústria do couro, além de possibilitar a redução do tempo de processo. Neste trabalho buscou-se reunir os benefícios do uso de enzimas, produzidas pelo cultivo de duas linhagens de Bacillus subtilis (BLBc 11 e BLBc 17), e peróxido de hidrogênio, através da associação destes produtos em um processo de depilação enzimático-oxidativo, alternativo ao processo convencional (cal e sulfeto de sódio). Foram realizados testes iniciais a fim de avaliar as melhores condições de depilação, verificando-se que as melhores condições seriam: realizar a primeira etapa somente com o extrato enzimático, alcalinizar o meio com 1% de hidróxido de sódio e realizar, então, a etapa oxidativa com peróxido de hidrogênio, com o tempo total de processo em torno de 4 h. Os testes de depilação enzimática-oxidativa foram realizados nestas condições, aplicando as enzimas nas concentrações de 100 U g-1 de pele e 300 U g-1 de pele, e o peróxido de hidrogênio nas concentrações de 4 % e 8 %. As peles foram visualmente avaliadas, observando-se que em todos os ensaios os pelos não foram totalmente removidos, conseguindo-se sua remoção com posterior raspagem mecânica. Os pelos foram removidos intactos, com a raiz. Foram realizados testes comparativos entre o método de depilação proposto, a depilação convencional e a depilação puramente enzimática. O banhos residuais foram avaliados através de análises de pH, nitrogênio total Kjeldhal, sólidos dissolvidos totais, fixos e voláteis, glicosaminoglicanos, proteoglicanos e hidroxiprolina. Os resultados foram satisfatórios, mostrando que o método de depilação com o uso de enzimas e peróxido de hidrogênio pode ser considerado uma alternativa viável ao uso de cal e sulfeto de sódio. / The search for technologies aiming at minimizing the environmental impact of leather industry is constantly increasing. The use of enzymes and oxidants in the unhairing step is an alternative which allow reducing the pollution of the leather industry, in addition to enabling the reduction of process time. In this study we sought to bring together the benefits of using enzymes, produced by two strains of Bacillus subtilis (BLBc 11 e BLBc 17), and hydrogen peroxide through the combination of these products in an enzymatic-oxidative unhairing, alternative to the conventional process (lime and sodium sulfide). Initially, tests were carried out to assess the best conditions for hair removal, verifying that the best conditions are: perform the first step only with the enzymatic extract liquid, alkalinization with 1% sodium hydroxide and, then, the oxidation step with hydrogen peroxide, with the total process time around 4 h. Tests for enzyme-oxidative unhairing were performed under these conditions, applying enzymes at concentrations of 100 U g-1 of skin and 300 U g-1 of skin, and hydrogen peroxide at concentrations of 4% and 8%. The skins were visually evaluated, observing that in all the tests the hairs were not completely removed, achieving its removal with subsequent mechanical scraping. The hairs were removed intact, with the roots. Tests were conducted comparing the proposed unhairing method, the conventional unhairing and purely enzymatic unhairing performed with enzymatic extract produced by strains BLBc 11 and BLBc 17. The residual baths were evaluated through analysis of pH, total Kjeldhal nitrogen, total dissolved solids, fixed and volatile, glycosaminoglycans, proteoglycans and hydroxyproline. The results were satisfactory, showing that the enzymatic-oxidative unhairing using enzymes and hydrogen peroxide proposed here can be considered a viable alternative to the use of lime and sodium sulfide.

Orientador : Jose de Assis Fonseca Faria / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-28T05:14:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Abreu_LauraFigueiredo_M.pdf: 7213340 bytes, checksum: 2f209c5f8a80039c8c4073f52a29fbdf (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Através da metodologia de planejamento experimental foram feitas variações de tempo de contato, temperatura e concentração de três diferentes sanificantes para embalagem. Estas variações tiveram como objetivo reduzir de 5 a 6 ciclos logarítmicos a população inicial de esporos de Bacillus subtilis varo globigii(ATCC 9372), no menor espaço de tempo, quando aplicados à superfície interna de garrafas de polietileno tereftalato (PET). Foram testados como agentes sanificantes o peróxido de hidrogênio, o ácido peracético e o álcool etílico, aplicados na forma de spray, através de um sistema de sanificação desenvolvido especialmente para este tipo de teste. O peróxido de hidrogênio e o etanol não apresentaram ação esporicida significativa, sendo adotado como sanificante ideal soluções diluídas de ácido peracético enriquecida com peróxido de hidrogênio. O ácido peracético mostrou ação esporicida entre as concentrações de 0,05% e 1,5%, em um intervalo de temperatura de 30 a 50.C, causando de 1 a 7 reduções decimais. As concentrações de 0,35 a 1,25%, de ácido peracético, não conferiuram sabor estranho à água mineral envasada nas garrafas sanificadas, não diferindo, significativamente (p~O,05),do padrão. O residual de peróxido de hidrogênio das garrafas sanificadas com soluções contendo de 0,05% a 1,5% de ácido peracético, não foi superior a 0,5ppm. Contudo, aquelas sanificadas com soluções contendo 18 e 35% de peróxido de hidrogênio, apresentaram residuais acima de 0,5ppm, chegando a 2ppm. Os dados obtidos forneceram um modelo matemático quadrático, representativo da ação do ácido peracético, em função do tempo e da temperatura, sobre esporos de B. subtilis. Tal modelo, com um R2 de 0,9048, limita-se ao uso de uma concentração máxima de 1,2% de ácido peracético. Garrafas sanificadas com soluções de 0,8% de ácido peracético a 40.C, por 6 segundos e outras com soluções de 0,4% a 36.C por 11 segundos, não apresentaram residual de peróxido maior que 0,2ppm, e não apresentaram crescimento microbiano, quando preenchidas com caldo nutriente e incubadas. O sistema de sanificação testado, utilizandocomo sanificante o ácido peracético, apresentou desempenho satisfatório, podendo ser perfeitamente utilizado por indústrias de pequeno e médio porte na sanificação de garrafas em geral, sendo capaz de promover até 7 reduções decimais na população de esporos bacterianos, por garrafa,coma vantagem do baixocusto do processo / Abstract: The variables: contact time, temperature and concentration were used to study the efficiency of three packing sanitation agents, with the objective to reduce, 5 to 6 logarithmical cycles of Bacillus subtilis varo globigii (ATCC 9372) spores, when applied to the internal surface of the plastic bottles. The hydrogen peroxide, the peracetic acid and the etil alcohol were applied in spray using a sanitation system designed for this study. The hydrogen peroxide and ethanol did not show any significant sporicidal action. The most efficient sanificant agent was the diluted solution of peracetic acid enriched with hydrogen peroxide. Peracetic acid showed sporicidal action in from 0.05 to 1.50% of solution concentration, with a temperature variation of 28 to 50°C, causing from 1 to 7 decimal reductions. From 0.35 to 1.25% concentration of sanificant solution, no off-taste was found, as well as no significant difference from the standard was observed. The hydrogen peroxide residual bottles after sanitation with peracetic acid solution concentration was less than O,50ppm. Nevertheless, the bottles after sanitation with 18 to 35% solution concentration of hydrogen peroxide showed residuais from 0.50 to 2.00ppm. The quadratic model, with R2of 0.9048, is restricted to 1.2% of peracetic acid solution. Neither bottles sanitized with peracetic acid solutions of 0.80% for 6 seconds in a 40°C temperature, or 0.40% at 36°C for 11 seconds, showed peroxide residuais above 0.20ppm, as well as no microbiological growth after filling with nutrient broth and incubated: The sanification system tested, using peracetic acid solution showed satisfactory performance, effective to be used in small and medium industries, with the advantage of cost reductions / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

Yam (Dioscorea spp.) is considered as a valuable socio-economic crop which has fed thousands of human beings around the world for many centuries with its tubers; thusawarding this crop as source for employment and incomes and a high potential for agroindustrialization, especially in the Brazilian Northeastern region. Facing the lack of research aiming the control of the dry rot disease, the objective of the present work was to evaluate the potential of cassava wastewater and a Bacillus subtilis based bio-nematicide to control the infection of yam seed tubers by Scutellonema bradys and Pratylenchus coffeae in greenhouse conditions, as well as to evaluate the nematicidal activity of aqueous extracts from Annona spp. and Croton heliotropiifolius against S. bradys, verifying the classes of secondary compounds present in these extracts. The experiments were performed in the Laboratory of Phytopathology and the Laboratory of Research in Natural Resources, and in greenhouse at Federal University of Alagoas, Brazil. The first experiment was set-up in a completely random factorial design with five replicates and seven treatments: control without immersion and immersion of seed tubers in cassava wastewater at concentration of 25, 50 and 100% for two periods of 9 and 12 hours, before planting in pots containing sterilized soil. The cyanide content in cassava wastewater was of 3 mg L-1, determined by colorimetric method (Quantofix® Cyanid-Macherey-Nagel). After five months the fresh weight of tuber peel and radicular systems were evaluated, as well as the final population of nematodes in the tuber peels, in the soil and in the plant radicular system. All seed tubers germinated independently of the treatment. Cassava wastewater concentrations of 25% and 25 and 50%, for immersion periods of 09 and 12 hours, respectively, showed significant results for final population of nematodes/g of tuber peels when compared to control. The second experiment was set-up in completely random design with five treatments and four replicates. Treatments were constituted by the commercial bio-nematicide Nemathel® (based on B. subtilis) at the dosages of 50, 200 and 250 mL/10L of water, in addition to the chemical nematicide Carbofuran (40 mL of Furadan® 350 SC/10L of water) as a positive control and without immersion as a negative control. Tubers were immersed 30 minutes for each treatment, then planted in pots containing sterilized soil. After three months the germination of seed tubers was evaluated. The fresh weight of tuber peels and the final population of nematodes in the tuber peel were evaluated five months after planting. One-hundred percent of seed tubers germinated. Treatment of seed tubers with bio-nematicide showed no potential for the bio-control of S. bradys and P. coffeae at the concentrations tested. In the third experiment, three assays were performed to test leaf extracts from: Croton heliotropiifolius, soncoya (Annona purpurea), swamp apple (Annona glabra), sugar apple (Annona squamosa) and wild sugar-apple (Annona mucosa); in addition to stem extracts from C. heliotropiifolius; and tree bark extract from soncoya at concentrations of 0, 25, 50, 75 and 100 %. To test the extracts, 200 μL of each extract and 20 nematodes were placed in the cavities of Kline plates. Twenty-four hours later nematode specimens remaining motionless were quantified and transferred to distilled water, those which did not recover motility after 24 hours of incubation were considered as dead. Chemical screening of the extracts was performed by the preliminary prospection method, performing tests to identify metabolites. The extracts from C. heliotropiifolius stem had no nematicidal effect on S. bradys, while all other extracts caused immobility and mortality of nematodes. Chemical screening showed the presence of flobafenic tannins, flavones, flavonoids, xanthones, flavononols, catechins, flavones, triterpenoids and saponins. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A cultura do inhame (Dioscorea spp.) é considerada de importante valor socioeconômico e, que por vários séculos tem seus rizóforos utilizados na alimentação de milhares de pessoas em todo mundo; o que torna a cultura uma atividade geradora de emprego e renda, com grande potencial para agroindustrialização, sobretudo para a Região Nordeste do Brasil. Diante da carência de pesquisas visando o controle da casca-preta-do-inhame, o presente trabalho teve como objetivos avaliar a potencialidade da manipueira e do bionematicida à base de Bacillus subtilis no tratamento de rizóforos-semente de inhame infectados por Scutellonema bradys e Pratylenchus coffeae em casa de vegetação e ainda, avaliar a atividade nematicida de extratos aquosos de Annona spp. e de Croton heliotropiifolius a S. bradys e verificar as classes de compostos secundários presentes nesses extratos. Para tanto, experimentos foram conduzidos no Laboratório de Fitopatologia e no Laboratório de Pesquisa em Recursos Naturais (LPqRN), e em casa de vegetação do CECA/UFAL. O primeiro foi instalado em delineamento inteiramente casualizado em esquema fatorial com cinco repetições e sete tratamentos: testemunha sem imersão e imersão dos rizóforos-semente em manipueira nas concentrações de 25, 50 e 100% por dois períodos de 9 e 12 horas, seguido do plantio em vasos contendo solo esterilizado. O teor de cianeto na manipueira foi de 3 mg L-1, o qual foi estimado por meio do teste colorimétrico (Quantofix® Cyanid-Macherey-Nagel). Aos cinco meses avaliou-se a massa fresca das cascas dos rizóforos e do sistema radicular e a população final de nematoides na casca dos rizóforos, no solo e no sistema radicular das plantas. A brotação dos rizóforos-semente foi de 100% em todos os tratamentos. As concentrações de manipueira nos dois períodos de imersão (25% - 09 horas; 25% e 50% - 12 horas),apresentaram os melhores resultados em relação à testemunha, para as populações finais dos nematoides/g de casca de rizóforos. O segundo experimento foi em delineamento inteiramente casualizado com cinco tratamentos e quatro repetições. Os tratamentos foram constituídos pelo bionematicida comercial Nemathel® (produto à base de B. subtilis) nas dosagens de 50, 200 e 250 mL/10L de água, além do nematicida químico Carbofurano (40 mL de Furadan® 350 SC/10L de água) como testemunha positiva e sem imersão como testemunha negativa. Os rizóforos foram imersos durante 30 minutos em cada tratamento, posteriormente plantados em vasos contendo solo esterilizado. Aos três meses foi avaliado o percentual de brotação dos rizóforos-semente, e aos cinco meses foi avaliada a massa fresca das cascas de rizóforos e a população final de nematoides nesse material vegetal. Observou-se um percentual de 100% de brotação dos rizóforos-semente. O tratamento dos rizóforos-semente com o bionematicida não apresentou potencial como agente de biocontrole de S. bradys e P. coffeae nas concentrações testadas. Na terceira etapa, foram testados em três ensaios, extratos de folhas de velame (C. heliotropiifolius), soncoya (A. purpurea), araticum-do-brejo (A. glabra), pinha (A. squamosa) e biribá (A. mucosa); extrato de caule de velame; extrato de casca do caule de soncoya, nas concentrações de 0, 25, 50, 75 e 100 %. Em cavidades de placas de Kline foram colocados 200 μL de extrato e 20 nematoides e após 24 horas os espécimes que permaneceram imóveis foram quantificados e transferidos para água destilada, sendo considerados mortos aqueles que não recuperaram o movimento após 24 horas de incubação. A triagem fitoquímica dos extratos foi realizada pela metodologia da prospecção preliminar, realizando testes para identificação de metabólitos. O extrato de caule de velame não apresentou efeito nematicida sobre S. bradys, enquanto os demais causaram imobilidade e mortalidade. A prospecção química demonstrou a presença de taninos flobafênicos, flavonas, flavonois, xantonas, flavononois, catequinas, flavononas, triterpenoides e saponinas.

Orientador: Lúcia Regina Durrant / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-16T00:44:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Faria_AndreiaFonsecade_D.pdf: 11493166 bytes, checksum: e3cd66f7090b963f62e89ca35a7c600a (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Os biossurfactantes são compostos amplamente estudados em todo o mundo. Suas características o tornam muito atrativo em relação aos surfactantes sintéticos. Dentre essas características podemos citar, a baixa toxicidade, boa compatibilidade com a pele e olhos, biodegradabilidade e produção a partir de substratos renováveis. No entanto, o custo de produção dos biossurfactantes ainda inviabiliza sua produção em escala industrial. Tradicionalmente, os hidrocarbonetos têm sido os substratos escolhidos para a produção de biossurfactantes e bioemulsicadores. É assumido que a produção de biossurfactantes é induzida para tornar o substrato hidrofóbico acessível a célula. Contudo, substratos solúveis em água também podem ser utilizados para a produção dos surfactantes biológicos. Esses últimos são mais baratos do que os hidrocarbonetos e preferidos em processos fermentativos, devido ao fato de que as fermentações monofásicas são mais simples do que as fermentações bifásicas. Além disso, o uso de hidrocarbonetos são inaceitáveis para a produção de biossurfactantes destinados a aplicações em alimentos, cosméticos e produtos farmacêuticos. Uma grande variedade de matérias-primas estão atualmente disponíveis como substrato orgânico para fermentações industriais, dentre as quais podemos destacar os resíduos agroindustriais. Essas matérias-primas possuem vantagens de serem encontradas em excesso e produzidas em regiões de clima tropical ou temperado. Atualmente, com o aumento da demanda de produção de biodiesel, o glicerol tem ganhado atenção no cenário de bioprocessos, demonstrando ser uma matéria-prima de grande disponibilidade para produção de biomoléculas de interesse industrial. Segundo a Agência Nacional de Petróleo (ANP-Brasil), o Brasil é ranqueado como o maior produtor e consumidor de biodiesel do mundo: 1,2 bilhões de litros/ano em 2008, gerando de 120.000 toneladas de glicerina residual nesse processo. Logo, o presente trabalho teve como objetivo selecionar um substrato orgânico de baixo custo, de forma a tornar viável a produção e comercialização dos biossurfactantes em larga escala. Dentre as 19 linhagens microbianas avaliadas, o microrganismo Bacillus subtilis LSFM_05 foi selecionado para a produção de biossurfactantes, utilizando glicerina residual bruta como substrato orgânico. A temperatura de 32oC e concentração de glicerina de 5% v/v foram designadas como condições ótimas para a produção de biossurfactantes, através do planejamento experimental. A produção dos biossurfactantes foi realizada em fermentador um litro nas rotações de 150, 250 e 350 rev.min -1. A fermentação conduzida à 250 rev.min-1 apresentou melhor desempenho na formação de espuma e produção de biossurfactante. Em seguida, essa condição foi reproduzida em fermentador de 10 litros, que apresentou rendimento de 0,69 g.L-1. Após a execu-ção dos processos fermentativos, os biossurfactantes foram recuperados por precipitação ácida, puri_cados em coluna de adsorção e caracterizados utilizando Espectrometria no Infravermelho com Transformada de Fourier (IV-FT), Espectrometria de Ressonância Magnética (1H e 13C RMN) e Espectrometria de Massa (ESI-MS/MS). O biossurfactante foi caracterizado como uma isoforma do lipopeptídio surfactina, contendo 14 átomos de carbono na cadeia lipídica e sete aminoácidos do anel peptíco. A espectrometria de massa foi capaz de elucidar a composição e sequência de aminoácidos do peptídio cíclico GluOMe(1)/Leu(2)/Leu(3)/Val(4)/Asp(5)/Leu(6)/Leu(7) e os espectros de 1H e 13C - RMN foram de extrema importância para comprovar a esteri_cação do aminoácido ácido glutâmico. O microrganismo Bacillus subtilis LSFM_05 também foi caracterizado como co-produtor de fengicina. A espectrometria de massa apresentou ser uma técnica sensível e rápida para a caracterização dos homólogos A e B de fengicina. A surfactina C14/Leu7 foi avaliada com relação a toxicidade ambiental sobDaphnia similis, apresentando EC50 em 1500 mg.L-1. A surfactina apresentou atividade antiviral contra o vírus envelopado Herpervirus bovino (BoHV-1), inibindo 100% da infectividade do vírus na concentração de 0,25 _M, porém, não apresentou atividade antimicrobiana para os microrganismos avaliados até a concentração de 1mg.mL-1. A surfactina também foi avaliada com relação a citotoxicidade sob _broblastos c3T3 de camundongos, e o valor de EC50 não foi determinado na faixa de concentração estudada, indicando níveis de toxicidade para esse tipo de célula. No âmbito na nanotecnologia, o extrato bruto contendo os biossurfactantes mostrou-se uma ferramenta útil na dispersão de nanotubos de carbono, em água de cultivo de Daphnia, tornando possível o estudo de ecotoxicologia desses nanomateriais / Abstract: In recent years biosurfactants have attracted considerable attention because they o_er several advantages in comparison with synthetic surfactants: low toxicity, greater biodegradability, better environmental compatibility, greater foaming, speci_c activity at extreme temperatures, pH and salinity, and the possibility of being produced from renewable sources and industrial wastes However, biosurfactants have not yet been employed extensively in industry because of their relatively high production and recovery costs. The cost can be reduced by strain improvement, optimizing medium composition by statistical methods or by using alternative inexpensive substrates. Traditionally, hydrocarbons have been the substrates of choice to produce biosurfactants and bioemulsi_ers. It is assumed that surfactant production is induced to render hydrophobic substrates accessible to the cell, but water-soluble substrates such as molasses, cassava waste-water and potato substrates have also been used for biosurfactant production. The latter are cheaper than hydrocarbons and are the preferred substrates, because single-phase fermentation is simpler than biphasic fermentation and in addition the hydrocarbon substrates are unacceptable for many applications, such as in foods, cosmetics and pharmaceutical products. One alternative substrate aimed at decreasing costs in the production of biosurfactants could be the waste glycerol obtained from the biodiesel industry. Brazil is ranked amongst the greatest producers and consumers of biodiesel in the world: 1.2 billion liters /year in 2008, according to the National Petroleum Agency-Brazil (ANP) generating 120,000 tons of waste glycerol in this process. The data described above may support the idea of applying the raw glycerol in the production of biosurfactant on a large-scale. This present study aimed to select an low cost organic substrate, in order to become viable the biosurfactant production on a large scale. Among the 19 microbial strains evaluated, the microorganism Bacillus subtilis LSFM-05 was selected for the biosurfactant production using raw glycerol as organic substrate. The temperature of 32oC and glycerol concentration of 5% v/v were designated as optimal conditions for the production of biosurfactants, by response surface methodology. The production of biosurfactants was carried out by one liter fermentor at 150, 250 and 350 rev.min-1. The 250 rev.min-1 fermentation was the best performance in foaming and biosurfactant production. Then, this condition was reproduced in 10 liter fermentor, with yield of 0.69 g.L-1. After the fermentation processes, the biosurfactants were recovered by acid precipitation, puri_ed by adsorption column and characterized using Infrared Spectroscopy Fourier Transform (FT-IR), Magnetic Resonance Spectroscopy ( 1H and 13C NMR) and Mass Spectrometry (ESI-MS/MS). The biosurfactant was characterized as a surfactin isoform, containing14 carbon atoms in the lipid chain and 7 aminoacids in the peptide portion. The mass spectrometer was able to elucidate the composition and aminoacids sequence in the cyclic peptide GluOMe(1)/Leu(2)/Leu(3)/Val(4)/Asp(5)/Leu(6)/Leu(7). The microorganism Bacillus subtilis LSFM-05 was characterized as a fengycin co-producer. The mass spectrometry have been a sensitive and rapid technique for fengycin homologues characterization. The C14/Leu7 surfactin presented EC50 value of the 1500 mg.L-1 against Daphnia similis in ecotoxicological studies. The surfactin showed antiviral activity against enveloped bovine herpesvirus (BoHV-1), inhibiting 100 % of the infectivity at concentration of 0.25 _M, however, it didn't show antimicrobial activity for microorganisms evaluated until concentration of 1mg.mL-1. The surfactin cytotoxicity in mice _broblasts c3T3 was evaluated as well, and the EC50 value was not determined in the studied concentration range, indicating low levels of toxicity for this cell type. Concerning to applications in nanotechnology, the biosurfactants proved to be a useful tool in the dispersion of carbon nanotubes in standard water cultivation of Daphnia, enabling future studies about the environmental toxicology of these nanomaterials / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos

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Active matter theory studies the collective behaviour of self-propelled organisms or objects. Although the field has made great progress in the past decade, little is known of the role played by confinement and surfaces. This thesis analyses the self-organisation of dense bacterial suspensions in three different microchambers: flattened drops, racetracks and lattices of cavities. Suspensions of swimming bacteria are well-known to spontaneously form macroscopic quasi-turbulent patterns such as jets and swirls. Confinement inside flattened drops and racetracks stabilises their motion into a spiral vortex and wavy streams, respectively. We have quantitatively measured and analysed bacterial circulation and discovered cells at the interfaces to move against the bulk. To understand this phenomenon, we developed a method able to measure simultaneously the directions of swimming and of motion. Experiments in drops reveal that cells align in a helical pattern, facing outward and against the main bulk circulation. Likewise, bacteria in racetracks share a biased orientation against the overall stream. Particle-based simulations confirm these results and identify hydrodynamic interactions as the main driving force: bacteria generate long-range fluid flows which advect the suspension in the bulk against its swimming direction, resulting in the double-circulation pattern. We have finally injected dense suspensions of bacteria into lattices of cavities. They form a single vortex in each cavity, initially spinning clockwise or counterclockwise with equal probabilities. Changing the topology of the lattice and the geometry of connections between cavities allows us to control the lattice state (random, ferromagnetic, antiferromagnetic, or unstable). Edge currents along interfaces and connections appear to determine the lattice organisation. We finally propose an Ising model to understand experimental results and estimate Hamiltonian and interactions parameters. This work opens new perspectives for the study of active matter and, we hope, will have a great impact on the field.

Orientador: Glaucia Maria Pastore / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:22:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_GiselleAparecidaNobre_M.pdf: 32192539 bytes, checksum: 829ea1e46916c727a5cca642b084be51 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Biossurfatantes são compostos anfipáticos de origem biológica que apresentam uma porção hidrofílica e outra hidrofóbica. Esta propriedade lhes confere a capacidade de diminuir a tensão superficial e interfacial. de um meio liquido. Na busca de fontes alternativas para a produção de compostos de interesse biotecnológico, o uso de subprodutos de processamento agrícola ou industrial apresenta um vasto campo a ser explorado. A industrialização da mandioca, em farinha e fécula, gera aproximadamente 240.000 L de resíduo/mês. Este resíduo, a manipueira, é altamente tóxico (devido à presença de glicosídeos cianogênicos) e poluente (dado a altas concentrações de matéria orgânica não esgotada que podem atingir 100 g DQO/L). A possibilidade da utilização deste resíduo como substrato para microrganismos e o interesse na produção de compostos biotecnologicamente relevantes nos incentivou a investigar a produção de biossurfatantes pela cepa Bacillus subtilis LB5a. Definidas as condições e cinética da fermentação, foi obtido uma produção de 2,5 g/L de surfatante em 36 horas de cultivo. O tensoativo se mostrou capaz de reduzir a tensão superficial do meio de 47,74 mN/m, para 25,96 mN/m, CMD-1 de 26,19 e CMD-2 de 29,47 mN/m, com tensão interfacial contra hexadecano de 0,76 mN/m, além de CMC de 10 mg/L. O extrato apresentou estabilidade a altas concentrações de sal (>15%), elevadas temperaturas (135ºC), ampla faixa de pH (6-12) e foi estável a variadas concentrações de enzimas do tipo cisteína-proteases. A análise de aminoácidos do produto purificado, revelou a presença de ácido glutâmico, ácido aspártico, valina e leucina na proporção 1:1:1:4, caracterizando o produto como um lipopeptídeo. Por espectrometria de massas foi confirmada a presença de uma série homóloga de lipopeptídeos com variações no tamanho da cadeia hidrocarbônica caracterizando o composto como o tensoativo surfactina. Além disso, verificou-se a predominância do homólogo de massa molecular 1036 g/Mol. O biossurfatante de B.subtilis LB5a, apresentou capacidade de formar emulsões estáveis em óleos, hidrocarbonetos e combustíveis; revelou-se como substância potencial para utilização na recuperação melhorada de petróleo (MEOR) e em biorremediação, avaliado a partir da remoção de óleo bruto de areias contaminadas. Além disso, apresentou atividade antimicrobiana contra bactérias gram positivas e negativas e apresentou ação antitproliferativa sobre células tumorais humanas. Os resultados descritos neste trabalho fornecem dados relevantes acerca do potencial do biossurfatante surfactina e suas possíveis aplicações. Além disso, evidenciam a manipueira como um excelente substrato para a produção de biossurfatante pela cepa estudada, possibilitando uma grande redução de custos de produção através da utilização de um resíduo como substrato, bem como pelo processo de obtenção do produto por métodos bastante simplificados / Abstract: Biosurfactants are amphypatic compounds from biologycal source showing both hydrophilic and lipophilic groups. Due to this feature, the biosurfactants acts decreasing the surface and interfacial tension of a liquid. The byproducts of agricola and industrial processing are an underexplored new sources to the production of biotechnological interesting compounds. The cassava industrialization yields c.a. 240.000L of residue by month. This residue, cassava wastewater (manipueira), is highly toxic (due to the presence of cianogenic glycosides) and poluent (due to high concentrations of organic matter, that may reach 100 gDQO/L). The possibility of the utilization of manipueira as substract for microorganism growth and the interest in the production of biotecnologically important aducts, encourage us to investigate the biosurfactants production by Bacillus subtilis LB5a strain. After the growing conditions optimizations, 2,5 g/L of surfactant was obtained in 36 hours. The biosurfactant have reduced the surface tension of the medium from 47,74 mN/m to 25,96 mN/m, CMD-1 of 26,19 and CMD-2 of 29,47 mN/m, with interfacial tension against hexadecane of 0,76 mN/m and CMC of 10 mg.L-1. The extract show stability with respect to high salt concentration, high temperature, wide range of pH (6-12) and to several concentrations of diferent cysteine proteases. The aminoacids analysis of purified product, revealed the presence of glutamic acid, aspartic acid, valine and leucine at a 1:1:1:4 ratio, characterizing the product as a lipopetide. Mass spectrometry analysis confirmed the presence of a lipopeptide homologous serie with variations in the hydrocarbon chain lenght, known as surfactin. Furthemore, was verified the predominance of the 1036 g.Mol-1 molecular mass homologous. The biosurfactant from LB5a strain was able to produce stable emulsions in oils, hydrocarbons and fuels, bioremediation and Microbial Enhanced Oil Recovery (MEOR), potential were observed by the remotion of crude oil from contaminated sand. The surfactin also showed antibacterial activity agains gram positive and negative bacterias and showed antiproliferative activity agains human tumoral cells. The results described herein give important data reflecting the surfactant potential of the surfactin and its applications. Moreover, they reveal the manipueira as an excellent substrate to the biosurfactant production by the studied strain. The utilization of an industrial residue as substrate allows a strong cost reduction to the sufactant production and consists a potentially alternative to the treatment of this effluent / Mestrado / Ciência de Alimentos / Mestre em Ciência de Alimentos

A produção da farinha de penas hidrolisadas (FPH) está atrelada a produção de carne de frango. O processo da FPH é a hidrólise térmica, o que pode reduzir a disponibilidade de aminoácidos (aa) essências devido à alta temperatura e pressão que as penas são submetidas. O uso de micro-organismos (MIC) para hidrólise pode ser uma alternativa vantajosa por minimizar essas perdas. Foram conduzidos três experimentos com o objetivo de avaliar a capacidade de degradação das penas por MIC, o coeficiente de digestibilidade aparente (CDA) das classes nutricionais e energia. Também avaliar as características fecais e urinárias em cães alimentados com dietas contendo FPH por micro-organismo Bacillus subtilis (FPHm) ou maneira convencional (FPHc) e a palatabilidade da FPHm. No experimento 1, foram realizadas hidrólises in vitro de penas, utilizando quatro cepas de MIC diferentes e blend enzimático, foram determinados o fator de degradação, o teor de proteína solúvel, a digestibilidade in vitro e aa livres. No experimento 2, determinou-se CDA das dietas experimentais com inclusão por cobertura de 10% de FPHm ou FPHc sobre a dieta basal e a influência nas características fecais e urinárias, além da observação da resistência dos Bacillus subtilis ao passar pelo trato gastrointestinal (TGI) No terceiro experimento, foi realizado teste de palatabilidade, utilizando o método “two-pan” com as mesmas dietas testadas no experimento 2. Os resultados do experimento 1 indicaram que os MIC utilizados tiveram capacidade de degradar as penas e de melhorar a solubilidade proteica quando as penas foram adicionadas em concentrações de 5 e 8%. No experimento 2, os CDA da matéria seca (MS), PB e energia foram menores para a dieta contendo 10% de FPHm (P < 0,05). Apesar de não haver diferença entre os tratamentos para densidade urinária, pH urinário e fecal e escore fecal (P > 0,05), os animais que consumiram dietas com FPHm produziram maior quantidade de fezes (MS) diárias (P < 0,05). Os valores de energia digestível para FPHm e FPHc foram 2.198 e 4.443 kcal/kg, respectivamente. Foi possível verificar maior presença de Bacillus sp. nas fezes dos cães que receberam FPHm, demonstrando que os MIC sobreviveram ao TGI. No experimento 3, a inclusão da FPHm melhorou significativamente a palatabilidade nas dietas para cães adultos (P < 0,05). / The production of hydrolyzed feather meal (FPH) is linked to the production of chicken meat. The process of FPH is thermal hydrolysis, which may reduce the availability of amino acids (aa) essences due to the high temperature and pressure that the feathers are subjected to. The use of microorganisms (MIC) for hydrolysis may be an advantageous alternative to minimize such losses. Three experiments were carried out with the objective of evaluating feather degradability by MIC, the apparent digestibility coefficient (CDA) of the nutritional and energy classes, and to evaluate fecal and urinary traits in dogs fed diets containing FPH by microorganism Bacillus subtilis (FPHm) or conventional manner (FPHc) and the palatability of FPHm. In experiment 1, in vitro hydrolyses of feathers were performed, using four different MIC strains and enzymatic blend, and the degradation factor, soluble protein content, in vitro and free digestibility were determined. In Experiment 2, CDA was determined from the experimental diets with inclusion of 10% FPHm or FPHc on the basal diet and the influence on fecal and urinary traits, as well as the observation of Bacillus subtilis resistance when passing through the gastrointestinal tract (TGI) In the third experiment, a palatability test was performed using the two-pan method with the same diets tested in experiment 2. The results of experiment 1 indicated that the MICs used had the ability to degrade feathers and to improve protein solubility when the feathers were added in concentrations of 5 and 8%. In experiment 2, CDA of dry matter (DM), CP and energy were lower for the diet containing 10% FPHm (P <0.05). Although there was no difference between the treatments for urinary density, urinary and fecal pH and fecal score (P> 0.05), the animals that consumed diets with FPHm produced a greater amount of feces (P <0.05). The digestible energy values for FPHm and FPHc were 2,198 and 4,443 kcal / kg, respectively. It was possible to verify greater presence of Bacillus sp. in the faeces of the dogs that received FPHm, demonstrating that the MICs survived the TGI. In experiment 3, the inclusion of FPHm significantly improved palatability in diets for adult dogs (P <0.05)