Método para controle estatístico multivariado de processos em batelada

As cartas de controle estatístico têm sido amplamente utilizadas no monitoramento do desempenho de processos. Com a crescente informatização dos processos industriais, tem-se verificado um aumento sensível na quantidade de informações disponíveis sobre variáveis de processo. Via de regra, essas variáveis apresentam-se fortemente correlacionadas. Em casos especiais, como nos processos em batelada, tais variáveis descrevem um perfil de variação ao longo do tempo, caracterizando o comportamento normal do processo. Nessas condições especiais, as cartas de controle tradicionais não proporcionam um monitoramento eficaz sobre o processo. Esta dissertação de mestrado apresenta uma alternativa para o monitoramento on line de processos em bateladas: a proposição de uma metodologia para implantação de cartas de controle multivariadas baseadas em componentes principais. A idéia central dessas cartas é monitorar simultaneamente diversas variáveis, controlando somente algumas poucas combinações lineares independentes delas; tais combinações são denominadas componentes principais. O presente trabalho ilustra a metodologia proposta em um estudo de caso realizado na etapa de fermentação do processo de fabricação de cerveja de uma indústria de bebidas, localizada na região metropolitana de Porto Alegre.

Simulação da codisposição de resíduos de Manzate 800 com resíduos sólidos urbanos durante a fase metanogênica

Para tentar elucidar os efeitos da codisposição de embalagens de agrotóxico no âmbito de um aterro sanitário, foram monitoradas oito células de aterro, em tamanho reduzido. O resíduo sólido urbano utilizado nas oito células foi proveniente do município de Porto Alegre, tendo sido caracterizado antes da montagem do experimento. Os reatores foram submetidos a regas semanais por água, simulando uma situação média de chuva para a região. Acompanhou-se a degradação do RSU através de análises do percolado até a fase de fermentação metanogênica. A partir do 250o dia, passou-se a introduzir diferentes doses do agrotóxico Manzateâ 800, sendo três diferentes concentrações em duplicata e dois brancos. O acompanhamento estendeu-se então até os 460 dias. Os resultados de análises do percolado das oito células não apresentaram diferenças estatísticas significativas entre si, antes e depois da aplicação do agrotóxico. Também não foram constatadas mudanças no comportamento da degradação anaeróbia do resíduo ao longo do tempo. As análises de metais realizadas no material sólido coletado ao final do experimento mostraram uma maior concentração de manganês e zinco, metais constituintes do agrotóxico utilizado, nas amostras provenientes dos reatores que receberam cargas do mesmo. Adicionalmente ao experimento, testou-se a influência do Manzateâ 800 em percolado proveniente de célula de aterro sanitário de escala real, também de caráter experimental, contendo apenas RSU. Os testes foram feitos em bateladas, com quatro concentrações diferentes do agrotóxico e um branco e compararam-se as concentrações de DBO5. Os valores obtidos apresentaram diferenças estatísticas significativas, sendo maiores as concentrações de DBO5 das amostras com maior concentração de Manzateâ 800. Tais resultados evidenciam a degradação do agrotóxico pelos microrganismos presentes no percolado.

Utilização do grão tostado de soja (Glicine max (L) Merril) na alimentação de vacas em lactação

Soybeans were roasted in an experimental roaster during 2 or 3 minutes either at 380 or 490 ºC air temperature and kept or not for 30 minutes under steeping. The heat treatment effects on soybeans were evaluated in a first trial through two different procedures: a) after 16 hours of an “in situ” ruminal incubation period, all heat treated soybeans showed an increased (P<0,05) rumen undegraded protein (RUP) content in comparison to raw soybeans; b) a pepsin/pancreatin “in vitro” procedure showed that roasting at 380 ºC, during 2 minutes, with steeping, or at 380 ºC , during 3 minutes without steeping, did not affect the “in vitro” enzymatic intestinal digestibility of soybeans (P>0,05). In a second trial, soybeans roasted at 380 ºC, during 2 minutes and kept under steeping were included in isonitrogenous and isocaloric lactating dairy cows rations and evaluated in comparison to raw soybeans, with two other protein sources as references. There were no differences (P>0,05) between the roasted and raw soybeans diets related either to dry matter or crude protein intakes, milk yield and composition and plasma urea nitrogen (PUN) and milk urea nitrogen (MUN) concentrations, but roasted soybeans yielded significantly (P<0,05) more milk per kg of dry matter or crude protein intake than raw soybeans.

Estudos genéticos em milho sobre o caráter tolerância no encharcamento do solo

A introdução de culturas de sequeiro em solos de várzea é importante para o desenvolvimento da região sul do Brasil, uma vez que estas áreas estão sub aproveitadas com a cultura de arroz irrigado e a pecuária extensiva. O milho é uma alternativa para o melhor aproveitamento destas terras, logo o desenvolvimento de genótipos tolerantes ao encharcamento do solo é fundamental para viabilizar esta exploração. Neste sentido, os objetivos deste trabalho foram estudar a genética da tolerância ao encharcamento e identificar marcadores de DNA associados a esse caráter. O trabalho foi conduzido em casa de vegetação, sendo analisados genitores, híbridos F1 e populações segregantes provenientes de cruzamentos entre linhagens tolerantes e sensíveis ao encharcamento do solo. A análise molecular, através de marcadores de microssatélites, foi realizada com uma população F3, resultante do cruzamento entre os genótipos mais contrastantes para a tolerância ao encharcamento. A seleção dos marcadores obedeceu ao critério de amostrar todos os cromossomos, com preferência aos que estivessem ligados a genes pertencentes a rotas metabólicas envolvidas com a glicólise e a fermentação. Os genitores demonstraram a existência de variabilidade genética para os caracteres matéria seca de parte aérea (MSP) e matéria seca de raiz (MSR), sendo que os coeficientes de herdabilidades estimados foram elevados. Ambos os caracteres revelaram complexidade quanto ao número de genes envolvidos, onde a análise de QTL indicou a presença de pelo menos três locos envolvidos na manifestação da tolerância ao encharcamento. A ação gênica predominante foi a de dominância e o efeito materno foi pronunciado. Três marcadores explicaram conjuntamente 33,3% da variação para MSP e 19,9% para MSR, podendo ser úteis na seleção assistida para a tolerância ao encharcamento na fase de planta jovem em milho De maneira geral, a seleção fenotípica para MSP e MSR poderá ser uma alternativa eficiente na seleção de genótipos de milho com tolerância ao encharcamento do solo.

Aspectos epidemiológicos da paratuberculose bovina no Rio Grande do Sul

Descrevem-se os achados clínicos e patológicos da paratuberculose em uma criação intensiva de bovinos de leite no municí pio de Capela de Santana, RS. Os sinais clínicos foram observados em oito de um total de 345 bovinos, consistindo em diarréia crônica refratária aos tratamentos, emagrecimento progressivo e queda na produção de leite. As principais lesões macroscópicas, observadas nos oito animais necropsiados, incluíam intestino delgado com acentuado espessamento da parede e superfície mucosa de aspecto reticulado, semelhante às circunvoluções cerebrais, lesão essa perceptível, através da serosa. A luz intestinal estava preenchida com conteúdo fluido e de aspecto leitoso. Os vasos linfáticos do mesentério mostravam-se mais evidentes sendo que alguns tinham aspecto varicoso. Os linfonodos mesentéricos estavam aumentados de volume e, ao corte, fluía grande quantidade de líquido leitoso. Focos de mineralização foram observados na íntima das artérias, nas válvulas cardíacas e na serosa do rúmen. As principais lesões macroscópicas incluíam enterite, linfadenite e linfangite granulomatosa caracterizada por infiltrado inflamatório com macrófagos, células gigantes de Langhans que continham grande quantidade de bacilos álcool-ácido-resistentes. As lesões vasculares consistiam em degeneração e mineralização das túnicas í ntimas e média das artérias de grande calibre associada a proliferação de colágeno. Havia calcificação da serosa do rúmen atrofia hepatocelular difusa e hepatite granulomatosa multifocal. O M. avium subsp. paratuberculosis (Map) foi isolado em amostras de intestino e linfonodos de 8 vacas Holandesas (3,5%) com doença de Johne, dentre 229 amostras cultivadas provenientes de um rebanho leiteiro. Amostras inoculadas em HEYM com micobactina produziram colônias identificadas como Map, segundo as caracterí sticas fenotí picas próprias como: crescimento lento, coloração álcool-ácido-resistente (A.A.R.) e dependência a micobactina. O laboratório de Referência da OIE confirmou a amostra isolada. O M. avium subsp. paratuberculosis (Map) foi isolado em amostras de intestino e linfonodos de 8 vacas Holandesas (3,5%) com doença de Johne, dentre 229 amostras cultivadas provenientes de um rebanho leiteiro Amostras inoculadas em HEYM com micobactina produziram colônias identificadas como Map, segundo as caracterí sticas fenotí picas próprias como: crescimento lento, coloração álcool-ácido-resistente (A.A.R.) e dependência a micobactina. O laboratório de Referência da OIE confirmou a amostra isolada. Não houve isolamento do agente em 221 amostras intestinais quando processadas, após 2 anos de sua colheita. O teste de IDGA aplicado como “screening”, detectou 26 vacas (11,4%) positivas, dentre 228 animais testados e sacrificados em matadouro. O teste de ELISA adsorvido, utilizando o antí geno PPA-3 detectou 125 (39,8%) amostras positivas. O ELISA não adsorvido detectou mais 32 (10,1%) reagentes positivos, dentre os 314 bovinos testados. A prevalência da infecção causada pelo Map em 36 rebanhos leiteiros procedentes de 25 municí pios do Rio Grande do Sul foi estimada em 44,6% das 1316 amostras testadas. A infecção foi identificada em 35 (97,2%) dos 36 rebanhos testados e presentes em todos os municí pios incluí dos. A ocorrência da doença de Johne foi enfatizada, tanto a forma clí nica quanto a infecção subclí nica no Rio Grande do Sul, sugerindo a adoção de medidas de controle sejam aplicadas na proteção dos rebanhos leiteiros nacionais.

Discriminação de ambientes aquáticos poluídos e não poluídos através da amplificação e clivagem do rDNA 16S

O crescimento desordenado da população e a expansão mal planejada das cidades, tem levado a precariedade das condições de saneamento e abastecimento hídrico, tornando a água um importante meio de desenvolvimento e transporte de microrganismos, muitos destes patogênicos. Desta maneira, torna-se necessário além da busca de soluções, o monitoramento eficiente e constante dos níveis e focos de contaminação. O presente trabalho teve como objetivo principal diferenciar ambientes aquáticos poluídos de não poluídos por contaminação de origem fecal, através de padrões moleculares. Para tanto foram escolhidos os arroios Feijó e Carvão, localizados na região metropolitana de Porto Alegre, Rio Grande do Sul, de onde foram coletadas amostras de água no verão e no inverno de 2001, submetidas a determinação do número mais provável (NMP) de coliformes totais e fecais, através da fermentação em tubos múltiplos. No Arroio Feijó foram observados índices de coliformes fecais superiores ao arroio Carvão, portanto o primeiro foi considerado modelo de ambiente aquático poluído e o segundo, não poluído. Seguiu-se a extração do DNA total das amostras brutas, amplificação do rDNA 16S pela PCR e clivagem destes com as enzimas de restrição Rsa I, Taq I e Alu I. Os padrões de clivagens observados com Rsa I sugerem a discriminação destes ambientes, uma variação sazonal foi observada entre as amostras de verão e inverno. O método mostrou-se sensível para uma análise comparativa entre estruturas de comunidades bacterianas em ambientes aquáticos.

Modelagem da composição química do leite através de indicadores metabólicos em vacas leiteiras de alta produção

A lactação é um processo fisiológico complexo que ainda não foi compreendido na sua totalidade. Inúmeros fatores intervêm na síntese e secreção do leite, sendo os mais importantes a nutrição e o metabolismo endógeno dos nutrientes. A qualidade do leite é valorizada tanto pela sua composição química, como pelo conteúdo de células somáticas. No entanto, visando a comercialização do leite, as maiores mudanças e melhoras na qualidade podem ser atingidas através da manipulação da dieta dos animais, em especial em vacas leiteiras de alta produção. Avaliar os processos de absorção de alimentos, bem como o metabolismo catabólico e anabólico direcionado para a síntese do leite, têm sido uma grande preocupação na pesquisa de nutrição e bioquímica da produção animal. O principal objetivo da presente pesquisa foi gerar modelos matemáticos que pudessem explicar a participação de diferentes metabólitos sobre a composição química do leite. Neste intuito foram coletadas amostras de fluído ruminal, sangue, urina e leite de 140 vacas da raça Holandesa nas primeiras semanas de lactação e mantidas sob sistema semi-intensivo de produção e dieta controlada. Os animais foram selecionados de sistemas de produção no ecossistema do Planalto Médio de Rio Grande do Sul e foram amostrados em dois períodos climáticos críticos. No fluido ruminal foram avaliados o pH e o tempo de redução do azul de metileno. No sangue foram determinados os metabólitos: glicose, colesterol, β-hidroxibutirato (BHB), triglicerídeos, fructosamina, ácidos graxos não esterificados (NEFA), proteínas totais, albumina, globulina, uréia, creatinina, cálcio, fósforo e magnésio. As enzimas: aspartato amino transferase (AST), gama glutamil transferase (GGT) e creatina kinase (CK). Os hormônios: cortisol, insulina, triiodotironina (T3), tiroxina (T4), e leptina. Foi efetuado hemograma, para conhecer: hematócrito, hemoglobina, e contagem total e diferencial de células brancas. Na urina foram dosados: corpos cetônicos, pH e densidade. No leite foi determinada: proteína, gordura, lactose, sólidos totais, sólidos não gordurosos, contagem de células somáticas e uréia. Para a determinação de cada um dos metabólitos ou compostos foram usadas técnicas específicas validadas internacionalmente. Os diferentes valores obtidos constituíram os parâmetros básicos de entrada para a construção dos diversos modelos matemáticos executados para predizer a composição do leite. Mediante procedimentos de regressão linear múltipla algoritmo Stepwise, procedimentos de correlação linear simples de Pearson e procedimentos de análise computacional através de redes neurais, foram gerados diferentes modelos para identificar os parâmetros endógenos de maior relevância na predição dos diferentes componentes do leite. A parametrização das principais rotas bioquímicas, do controle endócrino, do estado de funcionamento hepático, da dinâmica ruminal e da excreção de corpos cetônicos aportou informação suficiente para predizer com diferente grau de precisão o conteúdo dos diferentes sólidos no leite. O presente trabalho é apresentado na forma de quatro artigos correspondentes aos parâmetros energéticos, de controle endócrino, modelagem matemática linear múltipla e predição através de Artificial Neural Networks (ANN).

Comparação de técnicas na avaliação da qualidade de silagens de milho

Métodos ‘in vivo’ são ideais para avaliar o valor nutritivo dos alimentos, porém são caros, demorados e avaliam poucos alimentos por vez. Portanto, métodos ‘in vitro’ e ‘in situ’ têm sido freqüentemente utilizados. Entre estes, tem se destacado a técnica de produção de gases ‘in vitro’, a qual vem sendo amplamente utilizada, particularmente pelos países do Hemisfério Norte. A sua modificação, tornando-a mais prática e semi-automatizada, tem impulsionado a sua utilização no Brasil. No entanto, a validação do uso desta técnica nos sistemas tropicais de produção animal necessita ainda ser estabelecido. O objetivo deste trabalho foi testar a técnica de produção cumulativa de gases ‘in vitro’, na avaliação da qualidade fermentativa e nutritiva de silagens de milho, e comparar seus resultados com os métodos tradicionais de digestibilidade ‘in vitro’ e de degradabilidade ‘in situ’. Para tanto foram utilizadas como ferramenta de pesquisa, silagens de milho colhidas em diferentes estágios de desenvolvimento e submetidas à diferentes níveis de compactação à ensilagem. Utilizado complementarmente à análise químico-bromatológica, o método de produção de gases ‘in vitro’ demonstrou ser uma boa ferramenta para avaliação da qualidade dos alimentos para ruminantes. Quando comparado ao método in vitro tradicional, possui as vantagens do método ‘in situ’ por estimar também a cinética da degradação ruminal do alimento. Contudo, é mais prático e, por possibilitar conhecer as taxas de degradação de diferentes frações dos alimentos, foi também mais sensível. Além disso, embora necessitando ainda adequada validação in vivo, permitiu estimar a eficiência da síntese microbiana ruminal.

Estudos de atividade proteolítica de Bacillus cereus em biorreator

O presente trabalho teve como principal objetivo avaliar a produção de enzimas proteolíticas por Bacillus cereus. As fermentações foram conduzidas em Biorreator Biodesign, com aeração de 1vvm, temperatura de 37°C e agitação de 400 r.p.m. como parâmetros fixos. Dois meios diferentes foram utilizados, Meio Referência (MR) e Meio de Proteína de Soja PS60® (MPS1), em experimentos realizados com 24 horas. Para avaliação da produção de complexos enzimáticos, retirou-se amostras a intervalos de 3 horas para análise de valores de pH, densidade ótica e massa seca. A atividade proteolítica, concentração de proteína solúvel e açúcares redutores, contagem de células viáveis totais e esporos também foram investigadas. Os resultados demonstraram que ambos os meios propiciaram condições para o ótimo desenvolvimento do B. cereus. Os resultados também indicam que, embora os dois meios tenham apresentado um crescimento celular semelhante, o meio composto por proteína de soja propiciou a obtenção de um extrato bruto com atividade proteolítica mais elevada. Nas condições de fermentação empregadas, o meio MPS1 apresentou em 15 horas uma atividade enzimática de 18,7UmL-1.h-1.enquanto que o meio MR apresentou uma atividade proteolítica de 11,8 UmL-1.h-1.

Produção e purificação de β-1,3 glicanases em Metarhizium anisopliae

Metarhizium anisopliae é um fungo cosmopolita com capacidade de infectar uma grande variedade de hospedeiros, estando entre eles o carrapato Boophilus microplus. A penetração de M. anisopliae em seus hospedeiros ocorre de forma ativa onde a cutícula constitui a principal barreira. A penetração é um processo multifatorial, porém, o emprego de pressão mecânica e a secreção de enzimas hidrolíticas parecem ser fundamentais para o seu sucesso. M. anisopliae, quando cultivado em meios com fontes de carbono que mimetizam a cutícula de seus hospedeiros, secreta enzimas como proteases, quitinases e lipases. Atualmente, o emprego de técnicas que identificam genes diferencialmente expressos (RDA) mostrou o possível envolvimento de outras enzimas, como as β-glicanases, durante o processo de penetração. A descoberta da ocorrência de modificações morfológicas como espessamento e perda da definição da parede celular nas extremidades das hifas que penetram na cutícula do carrapato sustentam ainda mais o possível envolvimento de enzimas que degradam as β-glicanas nas etapas iniciais da infecção. Neste trabalho, foi investigada a produção de β-1,3- glicanases pela linhagem E6 de M. anisopliae como também, buscou-se purificar as enzimas produzidas. A síntese e secreção de β-1,3-glicanases foram verificadas em meio contendo diferentes fontes de carbono sendo a secreção diferenciada dependendo da condição testada. A utilização de glicose em determinadas concentrações pareceu inibir a secreção enzimática. Duas das condições testadas, N-acetilglicosamina (NAG) 0,5% e parede celular de Rizoctonia solani 0,5%, foram utilizadas para a produção enzimática em larga escala. O sobrenadante dos cultivos em fermentador foi submetido ao processo de purificação que constou de três etapas: concentração por ultrafiltração com membrana de celulose regenerada, aplicação em coluna de troca iônica QSepharose Fast Flow e aplicação em coluna de filtração em gel Superdex 75. O emprego deste protocolo permitiu a purificação parcial de uma β-1,3-glicanase com aproximadamente 95kDa, secretada durante a fermentação em presença de parede celular de Rizoctonia solani, e de outra, com aparentemente a mesma massa molecular secretada em fermentação utilizando NAG 0,5% como fonte de carbono. Durante este trabalho, também foi confirmada a presença de pelo menos um gene que codifica uma exo-β-1,3-glicanase no genoma da linhagem E6 de M. anisopliae. Por fim, o estudo das β-1,3 glicanases em M. anisopliae é justificado pela importância destas enzimas em variados aspectos do desenvolvimento do fungo bem como, pelo seu possível envolvimento na infecção de hospedeiros.