Produção de carboidratos a partir do efluente de laticínios tratado por cianobactéria

Nesta tese foi demonstrado o potencial de produção de carboidratos por Aphanothece microscopica Nägeli cultivada no efluente oriundo de uma indústria de laticínios. Para tanto, o trabalho é composto de quatro artigos que objetivaram avaliar a produção de carboidratos em função da temperatura, inóculo e razões C/N e N/P do elfluente, bem como a possibilidade de reúso da água residuária. Foram utilizadas temperaturas de (10, 20 e 30ºC) e inóculo (100, 200 e 300 mg.L-1). A melhor condição indicada foi quando utilizou-se a temperatura de 30°C e 200 mg.L-1 de inóculo. Na sequência, considerando a temperatura e a concentração celular selecionada, foi estudada a influência das razões C/N e N/P na produção de carboidratos. Para tal, C/N (20, 40 e 60) e N/P (5, 10 e 15) na produção de carboidratos extracelulares foram avaliadas em cultivos a 30°C, tendo como inóculo 200 mg.L-1. Os melhores resultados obtidos, foram quando foi utilizado C/N 60 e N/P 10. Uma vez definidas as melhores condições de produção de carboidratos, foi estudado o processo de separação de biomassa do meio de cultivo, a partir dos coagulantes FeCl3, Al2(SO4)3 e tanino. O efeito dos coagulantes na separação da biomassa foram estudados, quanto ao pH (6,0, 7,0 e 8,0) e concentração de coagulantes (50, 300 e 550 mg.L-1), utilizando como parâmetro de medida, a eficiência de remoção de DQO, turbidez e sólidos suspensos (SS). Os resultados demonstraram que as concentrações de coagulantes influenciaram significativamente ao nível de significância de 5 %, na separação da biomassa, com eficiência significativa na remoção da DQO, turbidez e SS. A melhor condição avaliada foi a que utilizou tanino na concentração de 300 mg.L-1 e pH 7,0, o que resultou em uma água residuária com remoção média de 96 % da turbidez, com potencial de ser reutilizada. Por fim, foi realizada a identificação de carboidratos gerados por Aphanothece microscopica Nägeli. Os resultados evidenciaram uma biomassa com até 33,5 % de carboidratos totais, perfazendo uma fração de carboidratos extracelulares, na fase estacionária de crescimento celular, de aproximadamente 25 % e 8 % os carboidratos da parede celular. Ficou demonstrado ainda que a composição dos carboidratos extracelulares do microorganismo em estudo é constituído por mono e dissacarídeos perfazendo concentrações na ordem de 12,88 % de glicose, 3,54 % de rafinose, 3,43 % sacarose, 2,13 % de frutose e 2,45 % de ribose. Ficou demonstrado o potencial de produção de carboidratos por Aphanothece microscopica Nägeli quando cultivada no efluente da indústria de laticínios.

Desenvolvimento de produtos à base de anchoíta e comportamento do mercado consumidor

Anchoíta (Engraulis anchoita) é uma espécie pelágica encontrada no Sudoeste do Oceano Atlântico. Estima-se que 135000 toneladas/ano desse peixe possam ser exploradas ao longo do litoral sul do Brasil. Entretanto, os recursos pesqueiros do país são ainda inexplorados, o que torna esta matéria prima candidata em potencial para a fabricação de novos produtos a base desse pescado. Com o apoio de programas governamentais sociais, a tendência para o Brasil é para o desenvolvimento de produtos de anchoíta alternativos e que sejam capazes de suprir as necessidades específicas de cada grupo de consumo alvo. Dentro desse cenário, um estudo de novos produtos de pescado frente ao mercado se faz necessário, na tentativa de compreender as variáveis influentes do setor. Para tanto, na presente tese teve objetivou-se desenvolver produtos à base de anchoíta e estudar o comportamento do mercado consumidor frente a esses novos produtos de pescado. Um total de seis artigos foi gerado. O primeiro artigo intitulou-se: “Potencial de inserção de empanados de pescado na merenda escolar mediante determinantes individuais”. Neste objetivou-se detectar os determinantes individuais do consumo de pescado com adolescentes em idade de 12 a 17 anos, visando à inserção de empanados de pescado na merenda escolar. Foi verificado que as variáveis que melhor discriminaram a frequência de consumo foram “gosta de pescado” e “grau de escolaridade dos pais”. Os resultados indicaram um potencial de consumo de empanados de pescado por adolescentes, associado à necessidade de educação alimentar. O segundo artigo “Elaboração de hambúrguer a partir de base proteica de anchoíta (Engraulis anchoita)” no qual se objetivou avaliar o efeito de diferentes combinações de solventes para a obtenção de base proteica de anchoíta visando à elaboração de hambúrguer de pescado. As lavagens com ácido fosfórico e mais dois ciclos de água foram as que apresentaram os melhores valores para a obtenção da base proteica, baseando-se na remoção de nitrogenados e respostas sensoriais. No terceiro artigo “Aceitação de empanados de pescado (Engraulis anchoita) na merenda escolar no extremo sul do Brasil” o objetivo foi avaliar a aceitação de empanados de pescado (Engraulis anchoita) com alunos (n = 830) da rede pública de ensino, em idades entre 5 e 18 anos, de duas cidades do estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Os resultados indicaram relação inversa entre a aceitação de empanados de pescado e o aumento da idade das crianças. O quarto artigo estudou “Razões subjacentes ao baixo consumo de pescado pelo consumidor brasileiro.” Neste objetivou-se investigar o comportamento referente ao consumo de pescado de uma população com baixo consumo de pescado (Brasil), aplicando a Teoria do Comportamento Planejado (TCP). Os resultados indicaram que tanto a intenção como a atitude provou serem determinantes significativos na frequência de comer pescado, sendo a atitude inversamente correlacionada com o consumo de pescado. Hábito apareceu como uma importante variável discriminante para o consumo de pescado. O quinto artigo intitula-se “Modelagem de equações estruturais e associação de palavras como ferramentas para melhor compreensão do baixo consumo de pescado”. O objetivo foi desenvolver um modelo e explicar o conjunto das relações entre os construtos do consumo de pescado em uma população com baixo consumo de pescado (Brasil) através da aplicação da TCP e pelo Questionário das Escolhas dos Alimentos. Além disso, a percepção cognitiva de produtos de pescado (Engraulis anchoíta) foi avaliada pela mesma população. Os resultados indicaram um bom ajuste para o modelo proposto e mostraram que os construtos “saúde” e “controle de peso” são bons preditores da intenção. A técnica associação de palavras provou ser um método útil para a análise de percepção de um novo produto de pescado, além de ajudar a explicar os resultados obtidos pelas equações estruturais. O sexto e último artigo “Percepção de saudável em produtos de pescado em uma população com alto consumo de pescado. Uma investigação por eye tracking” em que se objetivou explorar o uso do método eye tracking para estudar a percepção de saudável em diferentes produtos de pescado. Dois pontos importantes podem ser salientados como influentes na percepção de saudável: produtos de pescado processados e alimentos fritos.

Perfil de solutos e micotoxinas nas águas do cultivo e beneficiamento do arroz

O cultivo do arroz no RS é fortemente relacionado com recursos hídricos, pois este se faz sob irrigação e durante o beneficiamento, especialmente no caso da parboilização, são necessários volumes consideráveis de água. Em vista disso, os solutos presentes nestas águas permitem estimar o impacto desta cultura e sua industrialização na qualidade do ambiente hídrico no RS. Foi desenvolvida uma rotina analítica para caracterização físico-química das águas da cadeia produtiva do arroz, onde foram analisados nitrogênio total, nitrogênio amoniacal, nitrogênio orgânico, açucares redutores, açucares redutores totais, sólidos totais, sólidos fixos, sólidos voláteis, ácidos voláteis, alcalinidade, pH, nitrato, nitrito e fósforo. Também um método multimicotoxinas foi desenvolvido avaliando a eficiência de cinco sistemas de extração-partição para aflatoxina B1 (AFA B1), aflatoxina B2 (AFA B2), ocratoxina A (OTA), zearalenona (ZEA) e deoxinivalenol (DON). A partição liquido-liquido com clorofórmio foi a mais eficiente recuperando 89; 96; 89; 97 e 72%, respectivamente de cada micotoxina. A comparação entre volumes de solventes, onde o número de etapas envolvidas e o tempo necessário para efetuar a determinação confirmaram a simplicidade, a economia e a rapidez deste sistema de partição a ser adotado para extrair micotoxinas de água da cadeia produtiva de arroz. O método foi aplicado para determinação de micotoxinas em amostras de águas de irrigação e parboilização de arroz de diferentes procedências verificando-se que as últimas aparecem contaminadas com micotoxinas, AFA B1 9,0 ng mL-1 e DON 110 ng mL-1 . Foi realizado também um estudo de migração de micotoxinas AFA B1, OTA, ZEA e DON e outros solutos sob condições de encharcamento (4 e 6 h) em dois níveis de fortificação, durante a parboilização do grão ficando demonstrado que durante o processo ocorria a lixiviação de solutos e micotoxinas para água de encharcamento do arroz.

Dinâmica do fósforo em cultivo heterotrófico e produção de compostos celulares por cianobactéria integrado a biorrefinarias agroindustriais

O objetivo desta tese foi avaliar a dinâmica do fósforo em cultivo heterotrófico e produção de compostos celulares por Aphanothece microscopica Nägeli visando avaliar a perspectiva de implementação de uma biorrefinaria microalgal. Desta forma, foi avaliado o comportamento do micro-organismo em estudo no cultivo heterotrófico, utilizando como meio de cultivo o efluente de laticínios. O trabalho foi desenvolvido em 3 etapas. Em um primeiro momento foi avaliada a influência da temperatura (20 e 30°C) e os valores máximos e mínimos de nutrientes, em especial do fósforo dissolvido reativo (PDR), disponíveis no efluente de laticínio, na remoção de nutrientes. Os resultados demonstraram que a concentração inicial de fósforo dissolvido e a temperatura exerceram influência no crescimento celular e na eficiência de remoção de nutrientes. Em termos de otimização de processo os cultivos conduzidos a 20°C e maiores concentrações de PDR (5,5 mg.L-1 ) no efluente de laticínio, foram os mais eficientes na conversão de poluentes em biomassa e remoção de nutrientes. A segunda etapa foi desenvolvida com o objetivo de avaliar a dinâmica de distribuição de fósforo na fase líquida e sólida do reator heterotrófico, quando o efluente de laticínio foi tratado pela Aphanothece microscopica Nägeli, a 20°C e nas máximas concentrações de fósforo dissolvido encontradas no efluente. Foi demonstrado que as formas fosforadas na fase líquida do reator se caracterizam pela predominância da fração dissolvida em comparação à particulada e por apresentar como fração predominante a de fósforo orgânico. No que se refere à fase sólida, ficou demonstrado que a Aphanothece microscopica Nägeli, quando cultivada heterotroficamente apresenta 3,8 vezes mais fósforo que o requerido para o crescimento celular. Ficando demonstrado ainda que a remoção biológica de fósforo por Aphanothece microscopica Nägeli pode resultar em substanciais aportes financeiros para as estações de tratamento de efluentes. Uma terceira etapa foi desenvolvida, a qual teve como objetivo avaliar a estimativa de produção de compostos celulares por Aphanothece microscopica Nägeli, a partir do efluente de laticínio, bem como o efeito da redução de temperatura de cultivo no teor de lipídios , no momento em que é obtida a máxima concentração deste componente celular, nas condições otimizadas.Foi obtido na fase logarítmica de crescimento, concentrações de 41,8 % de proteinas, carboidratos 28,5 %, lipídios 10,4 % e minerais 10,8 %. O maior teor de lipídio registrado a 20°C correspondeu a biomassa analisada na fase logarítmica.Com a redução da temperatura para 5°C por um período de 30 h é possível obter concentrações de lipídios 2,4 vezes superior ao registrado na fase logarítmica a 20 °C. No entanto, não foram indicadas diferenças significativas (p≤0,05) em função da temperatura entre as concentrações de lipídios obtidas para a biomassa a 10°C em 40 h. O perfil de ácidos graxos da biomassa gerada a 20°C, apresentou como ácidos graxos majoritários, os ácidos graxos: palmítico, oléico, γ-linolênico, palmitoleico e esteárico, resultando um aumento na concentração de ácidos graxos saturados as espensa dos insaturados, quando a temperatura é reduzida. Em paralelo,um reator heterotrófico descontinuo foi definido, ficando demonstrado que a extrapolação da operação em batelada para contínua requer um biorreator heterotrófico com volume útil de trabalho de 240,51 m 3 , permitindo tratar 950 m3 diários de efluente, gerando 11,8 kg.d-1 de biomassa útil para produção de compostos celulares por Aphanothece microscopica Nägeli, visando à simultânea remoção de matéria orgânica, nitrogênio total e fósforo total, gerando insumos que podem suportar a implementação de uma biorrefinaria microalgal.