Orientador: Francisco Maugeri Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T12:02:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aguiar-Oliveira_Elizama_M.pdf: 770685 bytes, checksum: 0f996b9cf174ce9e0db8a491f1372247 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: obtenção de frutooliogossacarídeos (FOS) por enzimas imobilizadas abrange dois conceitos em grande expansão nos últimos anos: aplicação industrial de enzimas imobilizadas e alimentos funcionais. A opção de imobilização é principalmente induzida pela facilidade de controle da reação e possibilidade de reutilização do sistema, além de permitir escalonamento industrial. Dentre os alimentos funcionais estão os FOS que agem como prebióticos ao induzirem o crescimento de uma microflora desejável e benéfica ao organismo. As leveduras do gênero Rhodotorula apresentam bom potencial de transfrutosilação e sua enzima extracelular recuperada do meio de cultivo por precipitação com álcool anidro foi imobilizada em diferentes suportes para seleção de uma metodologia adequada de imobilização. Os melhores resultados foram obtidos ao se imobilizar a enzima por adsorção em suporte sólido ácido inorgânico composto por nióbio e grafite, comercializado pela Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração. A eficiência de imobilização foi de 97,76% para uma razão de 164 Ui/g suporte. O perfil de pH da enzima imobilizada foi deslocado e estendido para valores mais básicos do que o apresentado pela enzima livre, indicando efeito causado pela carga negativa do suporte. A adição de sais a 10 mM no meio de incubação demonstrou aumentar a estabilidade térmica do imobilizado, especialmente para o sal CuSO4. Em pH 4,5 e 6,0 foi observada alta atividade enzimática e estabilidade em diferentes temperaturas, e ambos os pHs foram selecionados para caracterização do sistema. A meia-vida da enzima imobilizada a 50oC em pH 4,5 e 6,0 foi respectivamente de 24 e 48 dias e a temperatura ótima para cada pH foi de 61oC e 63oC. A cinética enzimática apresentou inibição pelo substrato sacarose, efeito não observado com a enzima livre. Sínteses de FOS tendo sacarose a 50% como substrato inicial, foram realizadas em micro-reatores do tipo batelada nos pHs selecionados, a conversão de FOS obtida apresentou valores em torno de 60%, não muito diferentes da enzima livre. Com base nos resultados obtidos, é possível afirmar que a metodologia selecionada é viável para aplicação da enzima imobilizada em biorreatores para produção de FOS / Abstract: Fructooligosaccharides (FOS) production by immobilized enzymes encloses two concepts that have faced great expansion in the last few years: industrial application of enzymes and functional foods. The option for enzyme immobilization is mainly induced by the easiness of controlling the reaction and the possibility of reusing the biocatalyst, besides the fact of allowing industrial scale-up. Amongst functional foods, there are the FOS for acting as a prebiotic inducing the growth of a desirable and beneficial microflora to our organism. Yeasts from the genre Rhodotorula has demonstrated a great transfructosilation potential and its extracellular enzyme recovered from fermented medium by alcohol precipitation were immobilized on different supports and by different methodologies in order to select the most adequate of them. The best results were achieved immobilizing the enzyme by adsorption on a solid acid support consisted of niobium ore and graphite, commercialized for Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração. The immobilization efficiency reached 97,76% at a rate of 164 Ui/g of support. Considering the immobilized enzyme, the pH profile changed to more basics values comparing to free enzyme, indicating an effect caused by negative charge of the support. Salt addition at 10 mM to incubation medium demonstrated to increase thermal stability, especially for CuSO4 salt. At pH 4,5 and 6,0 high activity and good stability were observed in different temperatures, and both were selected for system characterization. The half-life obtained at 50oC and pH 4,5 and 6,0 were respectively 24 and 48 days and the maximum activities for each pH were at temperature of 61oC and 63oC. Enzymatic kinetic for the immobilized enzyme presented inhibition by substrate concentration, effect not observed with free enzyme. FOS synthesis with sucrose at 50% as starting substrate were conducted in micro-reactors in both pH and the FOS conversion obtained were around 60%, similar to free enzyme. Based in these results it is possible to say that this methodology for enzyme immobilization is viable for application in large scale bioreactors for FOS production / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-08-26Bitstream added on 2014-06-13T20:24:23Z : No. of bitstreams: 1 cruz_vd_dr_rcla.pdf: 4198253 bytes, checksum: 4e0b97e54797784dc50d4ee9a1b575a5 (MD5) / O principal objetivo deste trabalho foi o de avaliar uma mistura de frutooligossacarídeos (FOS), sacarose residual, glicose e frutose, produzida por Aspergullus japonicus – 119, quanto à capacidade de produzir alterações nas populações de bactérias láticas e coliformes nos intestinos de ratos machos Wistar. Foram constituídos 13 grupos de animais, sendo um controle e 12 experimentais, cada grupo contendo 7 animais. Durante 3 meses os animais dos grupos experimentais foram suplementados com 350 mL diários de FOS I (49,7% de FOS) ou FOS II (34,3% de FOS), utilizando como excipiente de diluição: água, iogurte convencional e um extrato de soja (2,5% p:v). Estes constituíram os seguintes grupos: Ga; Gi e Gs. As bebidas formuladas com iogurte e extrato de soja foram submetidas a análises sensoriais para verificação de aceitabilidade, visando seu emprego em humanos, no futuro. Para efeito de comparação foram constituídos também 3 grupos de animais que receberam um FOS comercial purificado (ORAFTI) dissolvido nos mesmos excipientes. As médias de UFCs/g de fezes foram submetidas à análise de variância pelos testes de Wilcoxon e/ou Mann-Whitney. Em todos os subgrupos constituídos o FOS I foi mais eficiente que o FOS II para a desejável alteração da microbiota intestinal: aumento das bactérias láticas e diminuição dos coliformes. Os resultados apontam para a seguinte ordem de eficiência para a diminuição de coliformes: ORAFTI+Iogurte > FOS I+Iogurte > ORAFT+soja = ORAFTI+Água. Para o crescimento de bactérias láticas, a mistura de FOS I mostrou-se mais eficiente que o ORAFTI em todos os excipientes utilizados. Os resultados sugerem a possibilidade do emprego comercial da FOS I de Aspergillus japonicus – 119, independentemente de sua purificação / The main objective of this work was to evaluate a mixture of fructooligosaccharide (FOS), residual sucrose, glucose and fructose, from Aspergullus japonicus - 119, considering their ability to produce changes in populations of lactic acid bacteria and coliform bacteria in the intestines of male Wistar rats. The animals (91 at all) were divided in 13 groups with 7 rat in each group: one control group and 12 experimental groups. During three months the animals of experimental groups were daily supplemented with 350 mL of FOS I (49.7% FOS) or FOS II (31.3% FOS), using as a vehicle for dilution water, conventional yogurt and soybean extract ( 2.5% w: v). These were designed as Ga, Gi and Gs groups. The drinks made with yogurt and soy extract were subjected to sensory analysis for verification of acceptability, aiming at their employment in humans beings. For comparison were also formed three subgroups of animals that received a purified commercial FOS (Orafti) dissolved in the same dilution vehicle. The averages of CFU/g of feces were submitted to variance analysis by Wilcoxon's test and/or Mann-Whitney test. In all constituted subgroupes, the FOS I was more efficient than the FOS II for desirable change in intestinal microbiologic populations: increase of lactic acid bacteria and coliforms decreased. Overall, the results indicate the following order of efficiency for coliforms decreasing: ORAFTI+Yogurt > FOS I+Yogurt > ORAFT+soybean extract = ORAFTI+Água. For the increasing of lactic bacteria population the mixture of FOS I in all dissolution vehicle showed more efficient then ORAFTI I. The results suggest the possibility of commercial using of FOS I from Aspergillus japonicus - 119, even without purification

Orientador: Francisco Maugeri Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-17T02:08:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlvaradoHuallanco_MonicaBeatriz_D.pdf: 1075413 bytes, checksum: f34b7681cc54bc046c7344d2601d8d16 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Os frutooligossacarídeos são considerados prebióticos, uma vez que promovem seletivamente o crescimento de micro-organismos probióticos como Lactobacillus acidophillus e Bifidobacterium bifidus. Novas enzimas, na forma livre ou imobilizada, representam uma das possibilidades para síntese destes compostos. Neste trabalho procedeu-se ao estudo da modelagem cinética e simulação da síntese de frutooligossacarídeos a partir de sacarose em diferentes tipos de reatores, pela enzima frutosiltransferase produzida pela levedura do gênero Rhodotorula, isolada em trabalhos prévios. Os estudos foram realizados sob condições de pH 4,5, 50°C e 5 UTF/mL de concentração da enzima. Tanto a enzima livre quanto a imobilizada mostraram seguir a cinética de Michaelis-Menten com inibição pelo substrato para concentrações acima de 70% e 60% (p/v), respectivamente. Observou-se inibição competitiva da glicose para os substratos sacarose, kestose e nistose. Por outro lado, considerou-se significativa a atividade hidrolítica da nistose, sendo incluída no modelo. Após a análise de sensibilidade dos parâmetros cinéticos, estes foram ajustados por simulação, e determinou-se seus valores intrínsecos. O modelo mostrou-se válido com desvios menores que 4% para a enzima livre (57% de FOS) e de 5% para enzima imobilizada (46% de FOS), indicando que ele pode ser utilizado no desenvolvimento e controle de biorreatores. No caso da enzima imobilizada incluiu-se no balanço de massa o efeito da resistência à transferência de massa externa. Devido ao suporte ser um sólido compacto, com porosidade interna desprezível, desprezou-se a difusão intraparticular, considerando-se que a imobilização da enzima foi somente na superfície da partícula. A otimização do processo em reator de cesto em batelada, tanto quanto na do reator de cesto contínuo, foi realizada segundo delineamentos do tipo composto central rotacional (DCCR), nas condições de 50% de sacarose, 50?C e pH 4,5. As condições ótimas para o processo em batelada, foram de 14 Ui/mL para a enzima imobilizada e 45 rpm para a agitação, sendo o rendimento de FOS igual a 50,60% após 24 horas de síntese. Para o reator de cesto contínuo as variáveis otimizadas foram de 15 Ui/mL para a enzima imobilizada e 45 rpm para a agitação, com rendimentos de FOS de 32,1% e produtividade de 5,0 g?L.h, com tempo de residência de 32 h. Neste último caso, o componente principal de FOS foi o GF4 (25%). Os resultados mostraram que a atividade biocatalítica e o coeficiente de transferência de massa tiveram influência significativa no curso da reação e no rendimento de produção de FOS e que o melhor processo foi o de batelada em reator de cesto / Abstract: Fructooligosaccharides (FOS) are considered prebiotics, since selectively promote the growth of microorganisms as probiotic Lactobacillus and Bifidobacterium bifidus acidophillus. New enzymes, in its free or immobilized form, represent one of the possibilities for this development. In this work, the kinetic modeling and simulation of the synthesis of FOS from sucrose in different types of reactors were carried out. The enzyme utilized was the fructosyltransferase from Rhodotorula sp., a microorganism isolated in a previous study. The studies were performed under conditions of pH 4.5, 50°C and 5 UFT/mL concentration of enzyme. Both free and immobilized enzymes showed the Michaelis-Menten kinetics with substrate inhibition, at concentrations above 70% and 60% (w/v), respectively. Additionally, it was shown that there is competitive inhibition of glucose over sucrose, kestose and nystose uptake. Moreover, the hydrolytic activity on nystose was considered significant, therefore, it was included in the model. After the parameter sensitivity analysis the intrinsic kinetic parameters were determined and the model was validated against experimental data for sucrose concentrations of 50 and 70%. The model proved to be valid with deviations of less than 4% for the free enzyme (57% FOS) and 5% for immobilized enzyme (46% FOS), indicating that it can be used in the development and control of bioreactors. The enzyme immobilization was by adsoption on the surface of a niobium ore, which is a compact solid with negligible internal porosity. For the batch and continuous basket reactor processes, the optimization experiments were simulated in two central composite rotatable designs (DCCR), using 50% of sucrose concentration, 50?C and pH 4.5. The optimum conditions for the batch reactor were: 14 Ui/mL for the activity of immobilized enzyme and agitation speed of 45 rpm, with yield of 50.60% of FOS, after 24 hours of synthesis. For the continuous basket reactor, the optimum conditions were: an activity of immobilized enzyme of 15 Ui/mL and an agitation speed of 45 rpm, performing a FOS yield of approximately 32.1% and produtivity of 5.0 g?L.h, with a residence time of 32 h. In the latter case of the main FOS fraction was the GF4, with about 25% of the total, a result very different from those obtained with other types of reactors. The results showed that the immobilized enzyme activity and the coefficient of mass transfer had a significant influence on the course of the reaction and the yield of FOS and that the best process for FOS production is the batch basket reactor / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutor em Engenharia de Alimentos