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.

Isolamento, seleção e cultivo de leveduras com potencia biotecnológico para a produção de endo-xilaneses

Xilanases são enzimas que catalisam a hidrólise das xilanas e têm sido em grande parte, obtidas a partir de bolores e bactérias. No entanto poucos estudos têm sido relatados sobre a produção destas enzimas por leveduras. O presente trabalho teve como objetivo isolar leveduras de diferentes fontes vegetais visando à produção de xilanases, além de maximizar sua produção, estudar o uso de diferentes fontes de nitrogênio e cultivar as leveduras em meios contendo coprodutos agroindustriais. As amostras de alimentos e resíduos foram enriquecidas em caldo extrato de malte e levedura e isoladas em Ágar Nutriente Wallerstein, as leveduras isoladas foram, a seguir, avaliadas quanto à capacidade de degradar xilana presente no meio e produzir halos de hidrólise, os quais foram visualizados através do uso do corante vermelho congo. Os micro-organismos selecionados como potenciais produtores de xilanase foram crescidos em meio complexo líquido e as atividades enzimáticas de endoxilanase, β-xilosidase, carboximetilcelulase, celulase total, pH e concentração de biomassa foram avaliadas ao longo de 96 h de cultivo. Dentre as leveduras isoladas, sete foram selecionadas, e a 18Y foi a que apresentou a maior atividade de endo- xilanase (2,7 U.mL-1 ), sendo esta isolada de chicória e identificada como Cryptococcus laurentii. Esta estirpe apresentou capacidade de produzir xilanase com baixos níveis de celulase, sendo assim selecionada neste trabalho. A maximização de endo-xilanase foi avaliada fazendo uso de planejamento experimental onde primeiramente foi realizado um planejamento fracionário 2 6-2 para verificar os efeitos do pH inicial e as concentrações de xilana, peptona, (NH4)2SO4, extrato de levedura e KH2PO4 sobre a atividade enzimática. Após selecionar as variáveis xilana, peptona, pH e extrato de levedura foi realizado um delineamento composto central rotacional (24 ) onde todos os cultivos foram mantidos a 30°C, 150 rpm durante 96 h sendo retiradas alíquotas para determinação das atividades, pH e biomassa. A produção máxima foi de 6,9 U.mL-1 usando 10,0 g.L-1 de extrato de levedura, 10,0 g.L-1 de peptona, 10,0 g.L-1 de xilana, 1,0 g.L-1 de (NH4)2SO4 em pH 6,5 o que permitiu um incremento de mais de 250% sobre a atividade. Posteriormente foram realizados ensaios avaliando diferentes fontes e concentrações de nitrogênio orgânico e inorgânico. A presença de NH4NO3 e (NH₄)₂SO₄ usados na concentração de 3% proporcionaram as maiores atividades de endo-xilanase (6,2 e 6,0 U.mL-1 respectivamente). O sulfato de amônio foi selecionado e fixado em 1 g.L-1 e logo após um planejamento completo 22 foi realizado onde as variáveis xilana e extrato de levedura foram estudadas e as demais fixadas. As condições ótimas estabelecidas para a produção da enzima foram: concentração de xilana de 18,6 g.L-1 , concentração de extrato de levedura de 10 g.L-1 atingindo 14 U.mL-1 . Após a maximização enzimática estudou-se o crescimento de Pichia pastoris NRRL Y-1603 e Cryptococcus laurentti em cinco substratos agroindustriais visando a possibilidade estes substratos substituírem a xilana em cultivos para a produção de endo-xilanase. Os ensaios foram realizados utilizando os subtratos pré-tratados com NaOH 4% e não tratados. Para inserção dos mesmos aos meios de cultivo, estes foram moídos e adicionados na concentração de 2%. O pré-tratamento para todos as fontes de hemicelulose foi eficiente e promoveu aumento nas atividades produzidas. Cryptococcus laurentti apresentou maior atividade enzimática (8,7 U.mL-1 ) em farelo de arroz desengordurado e pré- tratado enquanto que a levedura Pichia pastoris NRRL Y-1603 apresentou sua melhor condição para produção de endo-xilanase quando cultivada em meio contendo casca de aveia e o farelo de arroz pré-tratados, alcançando atividades máximas de 7,6 e 7,5 U.mL-1 .

Obtenção e caracterização de queratinase de bacillus sp. P45 a partir de coprodutos e aplicação na produção de queijos cremosos enriquecidos com chia e quinoa

As proteases constituem 60-65% do mercado global das enzimas industriais e são utilizadas na indústria de alimentos no processo de amaciamento de carne, na síntese de peptídeos, preparo de fórmulas infantis, panificação, cervejarias, produtos farmacêuticos, diagnósticos médicos, como aditivos na indústria de detergentes e na indústria têxtil no processo de depilação e transformação do couro. Proteases específicas produzidas por micro-organismos queratinolíticos são chamadas de queratinases e distinguem-se de outras proteases pela maior capacidade de degradação de substratos compactos e insolúveis como a queratina. Atualmente, processos que apontem o uso total das matérias-primas e que não resultem em impactos negativos ao meio ambiente tem ganhado destaque. Dentro desta temática, destacam-se a reutilização da farinha de penas residual durante o cultivo do Bacillus sp. P45 para produção de proteases e a biomassa residual de levedura, ambas com elevados teores de proteínas, podendo ser utilizadas no cultivo do Bacillus sp. P45 para obtenção de proteases. O objetivo deste trabalho foi obter a enzima queratinase purificada em grandes quantidades, sua caracterização, bem como a sua aplicação em processos de coagulação enzimática do leite para o desenvolvimento de um queijo cremoso enriquecido com farinha de chia e quinoa. Além disso, aplicar diferentes coprodutos para produção de enzimas proteolíticas e queratinolíticas. A presente tese foi dividida em quatro artigos: no primeiro foi realizado a obtenção da queratinase purificada em maiores quantidades e a determinação dos parâmetros de estabilidade térmica e a influência de componentes químicos na atividade enzimática. A obtenção da enzima em maiores quantidades alcançou fatores de purificação de 2,6, 6,7 e 4,0 vezes, paras 1º SAB, 2º SAB e diafiltração, respectivamente. A recuperação enzimática alcançou valores de 75,3% para o 1º SAB, 75,1% no 2º sistema e 84,3% na diafiltração. A temperatura de 55ºC e o pH 7,5 foram determinados como ótimos para atividade da enzima queratinase. O valor da energia de desativação (Ed) médio foi de 118,0 kJ/mol e os valores de z e D variaram de 13,6 a 18,8ºC, e 6,9 a 237,3 min, respectivamente. Além disso a adição de sais (CaCl2, CaO, C8H5KO4 e MgSO4) elevou a atividade da enzima na presença destes compostos. O segundo artigo apresenta a aplicação da queratinase como coagulante de leite bovino e sua aplicação na obtenção de queijo cremoso enriquecido com chia e quinoa. A enzima mostrou atividade de coagulação semelhante ao coagulante comercial, na concentração de 30mg/mL. A enzima purificada foi empregada de forma eficiente na fabricação do queijo cremoso, que apresentou valores de pH de 5,3 e acidez de 0,06 a 0,1 mol/L, com elevação durante os 25 dias de armazenamento. O terceiro artigo apresenta o perfil do queijo cremoso enriquecido com farinha de chia e quinoa, o qual apresentou alto índice de retenção de água (>99,0%) e baixos valores de sinérese (<0,72%). Elevados teores de fibras foi verificado (3,0 a 5,0%), sugerindo seu consumo como fonte de fibras. As análises microbiológicas foram de acordo com a legislação vigente. Na análise sensorial foi verificado altos valores de suavidade ao paladar e verificado maiores valores de consistência e untabilidade nas amostras com maiores concentrações de nata e quinoa. O quarto artigo traz a extração de β-galactosidase por ultrassom e o uso da biomassa residual da levedura, bem como o uso de farinha de penas residuais como substrato para obtenção de proteases. O ultrassom foi eficiente para ruptura celular e extração de β-galactosidase, apresentando alta atividade (35,0 U/mL) e rendimento (876,0 U/g de biomassa). A maior atividade proteolítica (1300 U/mL em 32 h) e queratinolítica (89,2 U/mL) verificadas ocorreram utilizando-se a biomassa e a farinha de penas residuais, respectivamente. Maior produtividade proteolítica (40,8 U/mL/h) foi verificado no meio utilizando biomassa residual como substrato. Já a maior produtividade queratinolítica (2,8 U/mL/h) foi alcançada utilizando farinha de penas reutilizada.

Produção de bioetanol por uma cultura mista de leveduras a partir de um substrato misto de alfarroba e soro de queijo

Dissertação de Mestrado, Engenharia Biológica, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2014

Preparação e caracterização de catalisadores à base de titânio suportado em MCM-41 para produção de compostos oxigenados através da pirólise catalítica do capim elefante

In recent years, the area of advanced materials has been considerably, especially when it comes to materials for industrial use, such as is the case with structured porosity of catalysts suitable for catalytic processes. The use of catalysts combined with the fast pyrolysis process is an alternative to the oxygenate production of high added value, because, in addition to increasing the yield and quality of products, allows you to manipulate the selectivity to a product of interest, and therefore allows greater control over the characteristics of the final product. Based on these arguments, in this work were prepared titanium catalysts supported on MCM-41 for use in catalytic pyrolysis of biomass, called elephant grass. The reactions of pyrolysis of biomass were performed in a micro pyrolyzer, Py-5200, coupled to GC / MS, the company CDS Corporation, headquartered in the United States. The catalysts Ti-MCM-41 in different molar ratios were characterized by XRD, TG / DTG, FT-IR, SEM, XRF, UV-visible adsorption of nitrogen and the distribution of particle diameter and specific surface area measurement by the BET method. From the catalytic tests it was observed that the catalysts synthesized showed good results for the pyrolysis reaction.The main products were obtained a higher yield of aldehydes, ketones and furan. It was observed that the best reactivity is a direct function of the ratio Si/Ti, nature and concentration of the active species on mesoporous supports. Among the catalysts Ti-MCM-41 (molar ratio Si / Ti = 25 and 50), the ratio Si / Ti = 25 (400 ° C and 600 ° C) favored the cracking of oxygenates such as acids , aldehydes, ketones, furans and esters. Already the sample ratio Si / Ti = 50 had the highest yield of aromatic oxygenates

Resposta de diferentes genótipos de tomateiro micro-Tom à adubação com fertilizante organomineral.

Com a finalidade de determinar se a utilização do fertilizante organomineral (FOM) resulta em incremento de produção no tomateiro, realizou-se um experimento em em casa de vegetação com tomateiro 'Micro-Tom' WT (WILD TYPE) como genótipo controle e o mutante dgt (diageotropica) pouco sensível ao hormômio auxina (AIA).

Solarização do solo para o controle da murcha de Verticillium do tomate e da berinjela e seus efeitos sobre as comunidades de plantas invasoras e micro-artrópodos.

A solarização do solo por 30 e 50 dias reduziu a ocorrência da murcha de Verticillium dahliae na cultura de tomate e apresentou efeito residual na cultura subsequente de berinjelas. Porém, não houve aumento de produção das duas culturas. As plantas invasoras foram sensivelmente reduzidas com a solarização, sendo que a importância relativa das dicotiledoneas foi maior na testemunha e com brometo de metila, enquanto que, com a solarização, a importância relativa de gramíneas e dicotiledoneas foi semelhante. De modo que, a solarização e o brometo de metila reduziram acentuadamente as populações de diversos grupos de ácaros e insetos, sendo que 11,5 meses após os tratamentos, as populações voltaram a ser semelhantes a testemunha.

Ihwg-μnir: A Miniaturised Near-infrared Gas Sensor Based On Substrate-integrated Hollow Waveguides Coupled To A Micro-nir-spectrophotometer.

A miniaturised gas analyser is described and evaluated based on the use of a substrate-integrated hollow waveguide (iHWG) coupled to a microsized near-infrared spectrophotometer comprising a linear variable filter and an array of InGaAs detectors. This gas sensing system was applied to analyse surrogate samples of natural fuel gas containing methane, ethane, propane and butane, quantified by using multivariate regression models based on partial least square (PLS) algorithms and Savitzky-Golay 1(st) derivative data preprocessing. The external validation of the obtained models reveals root mean square errors of prediction of 0.37, 0.36, 0.67 and 0.37% (v/v), for methane, ethane, propane and butane, respectively. The developed sensing system provides particularly rapid response times upon composition changes of the gaseous sample (approximately 2 s) due the minute volume of the iHWG-based measurement cell. The sensing system developed in this study is fully portable with a hand-held sized analyser footprint, and thus ideally suited for field analysis. Last but not least, the obtained results corroborate the potential of NIR-iHWG analysers for monitoring the quality of natural gas and petrochemical gaseous products.

Otimização das condições de produção de ésteres etílicos a partir de óleo de peixe com elevado teor de ácidos graxos ômega-3

The production of ethyl esters by alcoholysis is an alternative for splitting triacylglycerols due to the possibility of using low temperatures, which results in oxidative protection of the polyunsaturated fatty acids. Ethyl esters produced under mild conditions of temperature could be used as substrate for obtaining structured lipids. The reaction parameters of production of ethyl esters from fish oil with high content of omega-3 fatty acids by alcoholysis were optimized using response surface methodology. An experimental design (2³) (with levels +1 and -1, six axial points with levels -alpha and +alpha and three central points) was applied. The variables investigated were concentration of catalyst, amount of ethyl alcohol and temperature. Ethyl ester conversion was monitored by high performance size exclusion chromatography (HPSEC) and the best result obtained was 95% conversion rate. The optimal conditions were 40 °C, 1% of NaOH and 36% of ethanol.

Produção de isomaltulose, um substituto da sacarose, utilizando glicosiltransferase microbiana

Isomaltulose, a functional isomer of sucrose, is a non-cariogenic reducing disaccharide; has a low glycemic index; selectively promotes growth of beneficial bifidobacteria in the human intestinal microflora; and has greater stability than sucrose in some foods and beverages. Isomaltulose is a nutritional sugar that is digested more slowly than sucrose, and has health advantages for diabetics and nondiabetics. Immobilization techniques, especially entrapment of the cells, are widely used for conversion of sucrose into isomaltulose. Immobilization offers advantages such as minimum downstream processing, continuous operation and reusability of cells. Isomaltulose is currently considered to be a promising sugar substitute.

Estudo por espectroscopia micro-Raman dos mecanismos de separação de fase em vidros fosfatos de metais de transição

Glass-ceramics are prepared by controlled separation of crystal phases in glasses, leading to uniform and dense grain structures. On the other hand, chemical leaching of soluble crystal phases yields porous glass-ceramics with important applications. Here, glass/ceramic interfaces of niobo-, vanado- and titano-phosphate glasses were studied by micro-Raman spectroscopy, whose spatial resolution revealed the multiphase structures. Phase-separation mechanisms were also determined by this technique, revealing that interface composition remained unchanged as the crystallization front advanced for niobo- and vanadophosphate glasses (interface-controlled crystallization). For titanophosphate glasses, phase composition changed continuously with time up to the equilibrium composition, indicating a spinodal-type phase separation.

Determinação espectrofotométrica de hexametilenotetramina (HMT) em medicamentos, utilizando ácido cromotrópico e forno de micro-ondas

This paper proposes a methodology for spectrophotometric determination of hexamethylenetetramine (HMT) by using chromotropic acid in a phosphoric acid media employing a domestic microwave oven as a source of heating. The reddish-purple soluble product is quantitatively formed after 30 s of irradiation and obeys the Beer´s law in the range between 0.1-1.2 mg L-1 HMT (r = 0.99925). The method was applied successfully in commercial pharmaceutical preparations containing dyes in their composition. The results showed that the method proposed is feasible for simplicity, speed, low cost, precision and accuracy when compared with United States Pharmacopeia official method.

Produção de micropartículas de alginato contendo Flavobacterium columnare inativada pelo método de emulsão para vacinação de peixes por via oral

Alginate microparticles were prepared by an emulsion method aiming oral controlled release of antigens to fish. The effects of emulsification temperature and impeller type on particle morphology, average diameter, and size distribution were evaluated. Microparticles contaning formalin-killed Flavobacterium columnare cells (a model antigen) were prepared and characterized regarding bacterial release and particle stability when exposed to Nile tilapia (Oreochromis niloticus) typical gastrointestinal conditions. This methodology allowed the production of microparticles containing up to 14.3 g/L of bacterin, stable at a pH range from 2.0 to 9.0 for 12 h and smaller than 35 μm.

Desenvolvimento, produção e caracterização de nanocristais de fármacos pouco solúveis

Poorly soluble drugs have low bioavailability, representing a major challenge for the pharmaceutical industry. Processing drugs into the nanosized range changes their physical properties, and these are being used in pharmaceutics to develop innovative formulations known as Nanocrystals. Use of nanocrystals to overcome the problem of low bioavailability, and their production using different techniques such as microfluidization or high pressure homogenization, was reviewed in this paper. Examples of drugs, cosmetics and nutraceutical ingredients were also discussed. These technologies are well established in the pharmaceutical industry and are approved by the Food and Drug Administration.

Índice de previsão de produção de leite para vacas Jersey

In Brazil the adoption of several models of cattle confinement leads to special conditions for management methods in dairy production, which can be improved by the use of technology that assures better herd management. Indexes relating environmental variables to production are applied for the prediction of milk production. The values of temperature and relative humidity, rain index, solar radiation and pasture soil temperature are generally considered potential stress agents for cows. The objective of this research was to develop an index for predicting milk production for high productivity Jersey milking cows lodged in semi confinement in tropical conditions. The experiment considered two treatments: A - the cows waited for 30 minutes prior to milking in a room with a shower associated to a fan; B - the cows did not have access to this room (control). Other than the waiting period, the cows had access to pasture. Differences in the effect of average production were not statistically significant. The analysis for studying the effect of the variables and designing the model led to a statistical model relating the variables milk production and rain index, as well as the maximum soil temperature of pasture, and milk production.