Alkaline sulfite/anthraquinone pretreatment followed by disk refining of Pinus radiata and Pinus caribaea wood chips for biochemical ethanol production

BACKGROUND: Alkaline sulfite/anthraquinone (ASA) cooking of Pinus radiata and Pinus caribaea wood chips followed by disk refining was used as a pretreatment for the production of low lignified and high fibrillated pulps. The pulps produced with different delignification degrees and refined at different energy inputs (250, 750 and 1600 Wh) were saccharified with cellulases and fermented to ethanol with Saccharomyces cerevisiae using separated hydrolysis and fermentation (SHF) or semi-simultaneous saccharification and fermentation (SSSF) processes. RESULTS: Delignification of ASA pulps was between 25% and 50%, with low glucans losses. Pulp yield was from 70 to 78% for pulps of P. radiata and 60% for the pulp of P. caribaea. Pulps obtained after refining were evaluated in assays of enzymatic hydrolysis. Glucans-to-glucose conversion varied from 20 to 70%, depending on the degree of delignification and fibrillation of the pulps. The best ASA pulp of P. radiata was used in SHF and SSSF experiments of ethanol production. Such experiments produced maximum ethanol concentration of 20 g L-1, which represented roughly90% of glucose conversion and an estimated amount of 260 L ethanol ton(-1) wood. P. caribaea pulp also presented good performance in the enzymatic hydrolysis and fermentation but, due to the low amount of cellulose present, only 140 L ethanol would be obtained from each ton of wood. CONCLUSION: ASA cooking followed by disk refining was shown to be an efficient pretreatment process, which generated a low lignified and high-fibrillated substrate that allowed the production of ethanol from the softwoods with high conversion yields. (C) 2012 Society of Chemical Industry

Emprego de ferramentas numéricas na avaliação do módulo de elasticidade em vigas roliças de madeira

Vigas são elementos estruturais encontrados na maioria das construções civis. Dentre os materiais de engenharia, destaca-se a madeira, por ter resistência mecânica satisfatória aliada a baixa densidade. A madeira roliça apresenta-se como boa solução na confecção de vigas, uma vez que não precisa ser processada, como é o caso da madeira serrada. O projeto de elementos estruturais de madeira requer o conhecimento de suas propriedades físicas e mecânicas, obtidas segundo as premissas de documentos normativos. Em se tratando da madeira roliça, os documentos normativos nacionais que tratam da determinação das propriedades de resistência e rigidez estão vigentes há mais de vinte anos sem revisão técnica. De forma geral, tanto as normas nacionais como as internacionais idealizam geometria troncocônica para as peças roliças de madeira, implicando equações simplificadas incapazes de prever a influência das irregularidades da forma na determinação do módulo de elasticidade longitudinal. Este trabalho objetiva avaliar a influência das irregularidades da geometria em peças roliças de madeira Corymbia citriodora e Pinus caribaea no cálculo do módulo de elasticidade longitudinal. Para tanto, utilizou-se do ensaio de flexão estática a três pontos, considerando também um modelo matemático simplificado, assumindo seção circular constante para a forma do elemento. As irregularidades das peças são consideradas nos modelos numéricos, constituídos de elementos finitos de barra e tridimensionais. Os resultados encontrados revelam equivalência estatística entre os módulos de elasticidade para ambas as formas de cálculo, indicando ser plausível a consideração de seção circular constante para as peças de madeira aqui avaliadas.

Production of a xylose-stimulated beta-glucosidase and a cellulase-free thermostable xylanase by the thermophilic fungus Humicola brevis var. thermoidea under solid state fermentation

Humicola brevis var. thermoidea cultivated under solid state fermentation in wheat bran and water (1:2 w/v) was a good producer of beta-glucosidase and xylanase. After optimization using response surface methodology the level of xylanase reached 5,791.2 +/- A 411.2 U g(-1), while beta-glucosidase production was increased about 2.6-fold, reaching 20.7 +/- A 1.5 U g(-1). Cellulase levels were negligible. Biochemical characterization of H. brevis beta-glucosidase and xylanase activities showed that they were stable in a wide pH range. Optimum pH for beta-glucosidase and xylanase activities were 5.0 and 5.5, respectively, but the xylanase showed 80 % of maximal activity when assayed at pH 8.0. Both enzymes presented high thermal stability. The beta-glucosidase maintained about 95 % of its activity after 26 h in water at 55 A degrees C, with half-lives of 15.7 h at 60 A degrees C and 5.1 h at 65 A degrees C. The presence of xylose during heat treatment at 65 A degrees C protected beta-glucosidase against thermal inactivation. Xylanase maintained about 80 % of its activity after 200 h in water at 60 A degrees C. Xylose stimulated beta-glucosidase activity up to 1.7-fold, at 200 mmol L-1. The notable features of both xylanase and beta-glucosidase suggest that H. brevis crude culture extract may be useful to compose efficient enzymatic cocktails for lignocellulosic materials treatment or paper pulp biobleaching.

Effects of Natural Radiation, Photosynthetically Active Radiation and Artificial Ultraviolet Radiation-B on the Chloroplast Organization and Metabolism of Porphyra acanthophora var. brasiliensis (Rhodophyta, Bangiales)

We undertook a study of Porphyra acanthophora var. brasiliensis to determine its responses under ambient conditions, photosynthetically active radiation (PAR), and PAR+UVBR (ultraviolet radiation-B) treatment, focusing on changes in ultrastructure, and cytochemistry. Accordingly, control ambient samples were collected in the field, and two different treatments were performed in the laboratory. Plants were exposed to PAR at 60 mu mol photons m(-2) s(-1) and PAR+UVBR at 0.35 W m(-2) for 3 h per day during 21 days of in vitro cultivation. Confocal laser scanning microscopy analysis of the vegetative cells showed single stellate chloroplast in ambient and PAR samples, but in PAR+UVBR-exposed plants, the chloroplast showed alterations in the number and form of arms. Under PAR+UVBR treatment, the thylakoids of the chloroplasts were disrupted, and an increase in the number of plastoglobuli was observed, in addition to mitochondria, which appeared with irregular, disrupted morphology compared to ambient and PAR samples. After UVBR exposure, the formation of carpospores was also observed. Plants under ambient conditions, as well as those treated with PAR and PAR+UVBR, all showed different concentrations of enzymatic response, including glutathione peroxidase and reductase activity. In summary, the present study demonstrates that P. acanthophora var. brasiliensis shows the activation of distinct mechanisms against natural radiation, PAR and PAR+UVBR.

Evaluation of the genetic diversity of Histoplasma capsulatum var. capsulatum isolates from north-eastern Brazil

Since the beginning of the HIV epidemic, there has been a significant increase in the number of histoplasmosis cases in Ceara, a state in north-east Brazil. The lack of epidemiological data on the genotypes circulating in the north-east region shows the importance of more detailed studies on the molecular epidemiology of Histoplasma capsulatum var. capsulatum in this region. Different molecular techniques have been used to better characterize the genetic profile of H. capsulatum var. capsulatum strains. The aim of this study was to analyse the genetic diversity of H. capsulatum var. capsulatum isolates in Fortaleza, the capital of Ceara, through the sequencing of the internal transcribed spacer (ITS)1-5.8S-ITS2 region, and establish the molecular profile of these isolates, along with strains from south-east Brazil, by RAPD analysis, featuring the different clusters in those regions. The isolates were grouped into two clusters. Cluster 1 included strains from the south-east and north-east regions with separation of isolates into three distinct subgroups (subgroups 1a, 1 b and 1 c). Cluster 2 included only samples from north-east Brazil. Sequencing of the ITS1 -5.8S-ITS2 region allowed the detection of two major clades, which showed geographical correlation between them and their subgroups. Therefore, it can be concluded that the H. capsulatum var. capsulatum isolates from Ceara have a high degree of genetic polymorphism. The molecular data also confirm that populations of this fungus are composed of different genotypes in Brazil and worldwide.

Effects of exogenous calcium or oxalic acid on Pinus taeda treatment with the white-rot fungus Ceriporiopsis subvermispora

Pinus taeda wood chips were treated with the biopulping fungus Ceriporiopsis subvermispora in calcium-or oxalic acid-amended cultures. The secretion of hydrolytic and oxidative enzymes was inhibited only in the cultures having the highest concentration of calcium (1400 mg kg(-1) wood). Calcium decreased the availability of free oxalic acid, inhibited fungal growth, and reduced lignin mineralization and transformations. Oxalic acid amendment in the cultures was found not to affect the lignin mineralization and transformations; however, it did inhibit the depolymerization reactions detectable in the residual lignin that was retained in the biotreated wood. C. subvermispora presented catabolic activity for oxalic acid in the cultures amended with 1660 mg acid kg(-1) wood, whereas oxalic acid was synthesized when it was amended at low amounts or initially absent in the cultures. These data suggest one ideal ratio of oxalic acid in C. subvermispora cultures and indicate that its exogenous addition does not necessarily accompany the further degradation of lignin. Crown Copyright (C) 2012 Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Ascensão capilar de água em substratos de coco e de pinus

O uso da irrigação por capilaridade na produção de mudas em viveiros pode trazer vantagens ao uso de água e sua utilização adequada requer o conhecimento da capacidade de ascensão de água no meio de crescimento das raízes, atributo pouco estudado. Para avaliar esta condição fundamental, este trabalho tem como objetivo avaliar a ascensão de água em substratos comerciais de coco e pinus, em dois padrões de tamanho de partículas e em duas condições de umidade, para indicar aquele que possua as melhores características físicas para aplicação na irrigação por capilaridade. Utilizou-se o método de ascensão capilar, com colunas desmontáveis de anéis preenchidas com substratos, avaliando-se os seguintes tempos de contato do fundo da coluna com a lâmina de água: 0,25, 0,5, 1, 2, 4, 8, 16 e 24 horas, com 10 repetições por tempo testado. Pelos resultados, observou-se que a maior ascensão capilar acumulada em 24 horas de ensaio foi obtida para os substratos de textura fina de coco e de pinus. Além disso, a hidrofobia do substrato de coco seco recomenda que as irrigações nesse material devem ter frequências maiores que substratos de pinus, evitando seu secamento. O substrato de pinus, por não apresentar esse comportamento, deve ter turnos de rega mais espaçados, principalmente sob textura fina. Devido à sua maior retenção de água e capacidade de elevação de água quando umedecido, o substrato fino de coco é mais adequado à irrigação por capilaridade em recipientes como tubetes.

Diversity and genetic structure in natural populations of Hancornia speciosa var. speciosa Gomes in northeastern Brazil

Hancornia speciosa Gomes is a fruit tree native from Brazil that belongs to Apocinaceae family, and is popularly known as Mangabeira. Its fruits are widely consumed raw or processed as fruit jam, juices and ice creams, which have made it a target of intense exploitation. The extractive activities and intense human activity on the environment of natural occurrence of H. speciosa has caused genetic erosion in the species and little is known about the ecology or genetic structure of natural populations. The objective of this research was the evaluation of the genetic diversity and genetic structure of H. speciosa var. speciosa. The genetic variability was assessed using 11 allozyme loci with a sample of 164 individuals distributed in six natural populations located in the States of Pernambuco and Alagoas, Northeastern Brazil. The results showed a high level of genetic diversity within the species (e= 0.36) seeing that the most of the genetic variability of H. speciosa var. speciosa is within its natural populations with low difference among populations ( or = 0.081). The inbreeding values within ( = -0.555) and among populations ( =-0.428) were low showing lacking of endogamy and a surplus of heterozygotes. The estimated gene flow ( m ) was high, ranging from 2.20 to 13.18, indicating to be enough to prevent the effects of genetic drift and genetic differentiation among populations. The multivariate analyses indicated that there is a relationship between genetic and geographical distances, which was confirmed by a spatial pattern analysis using Mantel test (r = 0.3598; p = 0.0920) with 1000 random permutations. The high genetic diversity index in these populations indicates potential for in situ genetic conservation.

Efeito de restritores hídricos sobre a germinação, comprimento da radícula e níveis de detecção de Colletotrichum gossypii var. cephalosporioides em sementes de algodão

O fungo Colletotrichum gossypii var. cephalosporioides, agente causal da ramulose do algodoeiro, é transmitido pela semente que se constitui em uma das mais importantes fontes de inóculo inicial e de introdução da doença em áreas indenes. Para que se possa identificar sua presença em lotes de sementes, é importante que se empreguem métodos de detecção rápidos e seguros. O mais empregado é o do papel de filtro, que se baseia na avaliação de sinais do patógeno desenvolvidos sobre as sementes, seguida da sua identificação morfológica. O método apresenta a desvantagem do crescimento das plântulas no período de incubação das sementes que pode favorecer o desenvolvimento de outros fungos e prejudicar a caracterização do patógeno. Para minimizar este problema vem sendo empregada a técnica da restrição hídrica. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de três solutos em dois potenciais osmóticos, comparados ao tratamento padrão de água destilada, ao congelamento e ao 2,4 D, sobre a germinação, comprimento da radícula e detecção do agente causal da ramulose, durante o teste de sanidade. Os solutos Manitol e NaCl foram mais eficientes em inibir a germinação e favorecer a incidência do patógeno no potencial osmótico de -0,8 MPa. O KCl mostrou-se eficiente em inibir a germinação nos dois potenciais osmóticos testados, -0,6 e -0,8 MPa, porém reduziu a incidência do patógeno no potencial de -0,8 MPa. Os solutos Manitol, nos potenciais osmóticos de -0,8 e -0,6 MPa e o NaCl no potencial osmótico de -0,8 foram eficientes em reduzir o comprimento da radícula, sem interferir negativamente nos níveis de detecção de C. gossypii var. cephalosporioides, podendo ser recomendados para uso em análises sanitárias de rotina.

Dinâmica do potencial matricial em substratos de pinus e coco sob ação da capilaridade

O tamanho médio de partículas e a porosidade dos substratos condicionam as propriedades matriciais, interferindo na capacidade de retenção e de transmissão da água no meio. O conhecimento desses atributos é fundamental em processos de irrigação por capilaridade, para que o molhamento atinja as camadas superiores dos recipientes com níveis de tensão de água facilmente disponível. O presente trabalho teve como objetivo estudar a ascensão de água por capilaridade para determinar a posição mais apropriada do nível de saturação na ascensão capilar em recipientes com substratos de coco e pinus, de textura grossa e fina. Foram efetuados experimentos avaliando a ascensão de água por capilaridade em colunas segmentadas preenchidas com os substratos. Os valores de umidade em cada segmento foram calculados gravimetricamente e relacionados aos de tensão estimados pela curva de tensão dos substratos. Os substratos com textura fina apresentaram melhor elevação de água por capilaridade, com melhor elevação da umidade em níveis de tensão de água disponível. O substrato de coco fino apresentou água disponível em todo o perfil do recipiente, enquanto o de pinus apresentou as camadas superiores do recipiente com água retida em tensões abaixo do ponto de murcha permanente. O substrato fino de coco apresentou os melhores resultados para aplicação na irrigação por capilaridade, permitindo recomendar o seu uso com o nível de saturação posicionado a cinco centímetros do fundo do recipiente por quinze minutos.