Avaliação técnico-econômica da produção de enzimas celulolíticas por fermentação em estado sólido

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Produção de enzimas lignocelulósicas por fermentação em estado sólido por espécimes do gênero Trichoderma para sacarificação do bagaço de cana de açúcar tratado com micro-ondas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Produção de hidrogênio por fermentação por um novo isolado de Clostridium beijerinckii

O hidrogênio (H2) tem sido considerado uma fonte de energia limpa bastante promissora, pois sua combustão origina apenas moléculas de água, sendo uma alternativa ao uso de combustíveis fósseis. Entretanto, os métodos atuais de produção de H2 demandam matérias-primas finitas e uma grande quantidade de energia, tornando a sua obtenção não sustentável. Mais recentemente, a via fermentativa tem sido considerada para a produção de H2, utilizando como matérias-primas efluentes industriais, materiais lignocelulósicos e biomassa de algas, denominado de bio-hidrogênio de primeira, segunda e terceira geração, respectivamente. Neste trabalho foi isolada uma bactéria anaeróbia a partir de uma cultura mista (lodo) de um sistema de tratamento de vinhaça, após pré-tratamento do lodo a pH 3 por 12 horas. Este microrganismo foi identificado com 99% de similaridade como Clostridium beijerinckii com base na sequência do gene RNAr 16S denominado de C. beijerinckii Br21. A temperatura e o pH mais adequados para o crescimento e produção de H2 por esta cultura foi 35 °C e pH inicial 7,0. A bactéria possui a capacidade de utilizar ampla variedade de fontes de carbono para a produção de H2 por fermentação, especialmente, monossacarídeos resultantes da hidrólise de biomassa de algas, tais como glicose, galactose e manose. Foram realizados ensaios em batelada para a produção de H2 com a bactéria isolada empregando diferentes concentrações de glicose e galactose, visando a sua futura utilização em hidrolisados de alga. Os parâmetros cinéticos dos ensaios de fermentação estimados pelo modelo de Gompertz modificado, como a velocidade máxima de produção (Rm), a quantidade máxima de hidrogênio produzido (Hmáx) e o tempo necessário para o início da produção de hidrogênio (fase lag) para a glicose (15 g/L) foram de: 58,27 mL de H2/h, 57,68 mmol de H2 e 8,29 h, respectivamente. Para a galactose (15 g/L), a Rm, Hmáx e foram de 67,64 mL de H2/h, 47,61 mmol de H2 e 17,22 horas, respectivamente. O principal metabólito detectado ao final dos ensaios de fermentação, foi o ácido butírico, seguido pelo ácido acético e o etanol, tanto para os ensaios com glicose, como com galactose. C. beijerinckii é um candidato bastante promissor para a produção de H2 por fermentação a partir de glicose e galactose e, consequentemente, a partir de biomassa de algas como substratos.

Avaliação da contaminação conjunta de Dekkera bruxellensis e Lactobacillus fermentum sobre a fermentação alcoólica: efeito do substrato e formas de controle

As contaminações por leveduras selvagens e por bactérias no processo de produção de etanol combustível no Brasil causam prejuízos ao rendimento fermentativo e aumento de custos pelo uso de biocidas. No entanto, poucos estudos tem focado no efeito das contaminações conjuntas de leveduras selvagens e bactérias e as possíveis interações entre os micro-organismos, especialmente em função dos diferentes substratos de fermentação e das formas de controle. Este trabalho teve por objetivos verificar o efeito do substrato (caldo de cana e melaço) sobre o desenvolvimento das contaminações pela levedura da espécie Dekkera bruxellensis e pela bactéria Lactobacillus fermentum, em co-culturas com Saccharomyces cerevisiae (linhagem industrial PE-2) e possíveis formas de controle do crescimento dos contaminantes (pelo uso de metabissulfito de potássio e adição de etanol ao tratamento ácido) sem afetar a levedura do processo. Os testes foram realizados em condições de crescimento (substrato com 4 °Brix, culturas agitadas) e fermentação com reciclo celular (substrato com 16 °Brix, culturas estáticas). Houve interação entre as leveduras e a bactéria quando crescidas em caldo de cana 4 °Brix. A levedura industrial não foi afetada pela presença dos micro-organismos contaminantes, no entanto, para D. bruxellensis a presença de L. fermentum interferiu positivamente no crescimento, com aumento no número de UFC, e consequentemente inibição do crescimento da bactéria. Em melaço, houve um estímulo ao crescimento de L. fermentum quando em co-cultura com S. cerevisiae. Houve influência das contaminações sobre os parâmetros avaliados no experimento (pH, açúcar redutor total, etanol, glicerol e crescimento das células) e a contaminação conjunta de L. fermentum e D. bruxellensis potencializou o efeito das contaminações pelos micro-organismos isoladamente, tanto em caldo quanto em melaço. A adição de 13% de etanol à solução de ácido sulfúrico pH 2,0 no tratamento celular resultou em uma diminuição significativa no número de UFC de D. bruxellensis (entre 90-99%). A levedura PE-2 foi pouco afetada pelo tratamento proposto. A bactéria L. fermentum teve seu crescimento afetado em todas as combinações testadas. Como os experimentos foram feitos em co-culturas, verificouse que pode haver influência de um micro-organismo sobre a viabilidade do outro, dependendo da reação ao tratamento ácido-etanol. O metabissulfito de potássio (MBP), no intervalo entre 200-400 mg/L, foi eficaz para controlar o crescimento de D. bruxellensis dependendo do meio de cultura e linhagem. Quando adicionado (250 mg/L) à solução ácida (pH 2,0) no tratamento celular, um efeito significativo foi observado nas culturas mistas, pois ocorreu a inativação do SO2 pela S. cerevisiae e uma provável proteção das células de D. bruxellensis, não sendo essa levedura prejudicada pelo MBP. A resposta fisiológica de S. cerevisiae na presença de MBP pode explicar a diminuição significativa na produção de etanol. Quando o MBP foi adicionado ao meio de fermentação, resultou no controle da D. bruxellensis mas não em sua morte, com efeito menos intensivo sobre a eficiência fermentativa. Em cocultura com a adição de MBP, a eficiência fermentativa foi significativamente menor do que na ausência de MBP.

Efeito do substrato e das condições de tratamento do fermento sobre a fermentação etanólica contaminada com leveduras Saccharomyces cerevisiae selvagens e Lactobacillus fermentum

Pouco se sabe sobre o efeito do substrato e a interação entre as leveduras selvagens e bactérias do gênero Lactobacillus na fermentação alcoólica, pois os estudos tem se concentrado na avaliação dos efeitos da contaminação por um ou outro contaminante separadamente. Diante disso, este trabalho teve como objetivos estudar o efeito do substrato e das condições de tratamento do fermento sobre as fermentações contaminadas com ambos os micro-organismos, leveduras S. cerevisiae selvagens (três linhagens apresentando colônias rugosas e células dispostas em pseudohifas) e Lactobacillus fermentum, tendo a linhagem industrial de S. cerevisiae PE-2 como levedura do processo. Foram realizadas fermentações em batelada em mosto de caldo e de melaço, sem reciclo e com reciclo celular, utilizando tanto a cultura pura da linhagem PE-2 quanto as culturas mistas com as linhagens rugosas e ou L. fermentum. Foram avaliadas modificações no tratamento ácido do fermento, visando o controle do crescimento dos contaminantes sem afetar a levedura do processo. Em seguida, foram conduzidas fermentações contaminadas e não contaminadas submetidas ao tratamento ácido combinado com adição de etanol, tanto em caldo quanto em melaço, utilizando-se PE-2, uma das linhagens rugosas e L. fermentum. A atividade da invertase extracelular foi também avaliada em ambos os substratos para os micro-organismos estudados, em condições de crescimento. Concluiu-se que o tipo de substrato de fermentação, caldo de cana ou melaço, influenciou o desempenho da linhagem industrial PE-2 assim como afetou o desenvolvimento das contaminações com as leveduras rugosas S. cerevisiae na presença ou ausência da bactéria L. fermentum, em fermentações sem reciclo celular. O efeito da contaminação foi mais evidente quando se utilizou caldo de cana do que melaço como substrato, no caso da contaminação com leveduras rugosas, e o inverso no caso da contaminação com L. fermentum. O efeito da contaminação sobre a eficiência fermentativa foi maior na presença da levedura rugosa do que com a bactéria, e a contaminação dupla (tanto com a levedura rugosa quanto com a bactéria) não teve efeito maior sobre a eficiência fermentativa do que a contaminação simples, por um ou por outro micro-organismo isoladamente, especialmente na fermentação em batelada com reciclo celular, independentemente do substrato. Nas fermentações com reciclo de células, o efeito do substrato foi menos evidente. O controle do crescimento das linhagens rugosas pode ser realizado modificando o tratamento ácido normalmente realizado na indústria, seja pela adição de etanol à solução ácida ou pelo abaixamento do pH, dependendo da linhagem rugosa. O tratamento combinado baixo pH (2,0) + 13% etanol afetou a fisiologia da linhagem industrial, trazendo prejuízos à fermentação com reciclo celular, com pequeno controle sobre o crescimento da levedura rugosa e causando morte celular à L. fermentum. A diferença na atividade invertásica entre as linhagens rugosas e industrial de S. cerevisiae pode ser a responsável pela fermentação lenta apresentada pelas linhagens rugosas quando presentes na fermentação, sendo não significativa a influência do substrato sobre a atividade dessa enzima.

Utilização do permeado de leite como adjunto na produção de cerveja de alta fermentação (ALE)

O Brasil ocupa o 3º lugar entre os maiores produtores mundiais de cerveja e o mercado consumidor vem aumentando progressivamente. Tendo em vista que o consumidor brasileiro está em busca de novos sabores e aromas para a cerveja, uma alternativa para a redução de custos explorando tais características reside no uso de adjuntos não convencionais que possam agregar valor à bebida, principalmente na obtenção de boas características sensoriais. Ainda, visando à sustentabilidade, estes adjuntos podem ser coprodutos do processamento de alimentos. O permeado concentrado de leite, um coproduto dos laticínios, é obtido através da ultrafiltração do leite, sendo composto por água, lactose e sais. Neste trabalho foi desenvolvido um processo para a produção de uma cerveja de alta fermentação (ale), utilizando o permeado concentrado de leite como adjunto de fabricação. Foram obtidas cervejas ale com a proporção malte/permeado de 55/45 e 90/10, utilizando para isso, permeado hidrolisado pela enzima ?-galactosidase e permeado não hidrolisado. A caracterização do permeado revelou que este possui três vezes mais lactose que o soro de queijo. A melhor condição de hidrólise enzimática da lactose presente no permeado foi obtida empregando-se 2,0 mL/L de ?-galactosidase em 90 minutos, alcançando 92,5% de hidrólise. Nas cervejas com permeado hidrolisado observou-se que a presença de galactose aumentou o tempo de fermentação para 168h e a atenuação real de fermentação dos mostos também foi maior em comparação as cervejas com permeado não hidrolisado, nos quais a lactose não foi fermentada. As cervejas 90/10 com permeado hidrolisado e não hidrolisado receberam as maiores notas na análise sensorial, tendo boa aceitação entre os provadores. Como não houve diferença estatística entre as duas, foi possível reduzir custo e tempo na produção da cerveja 90/10 em escala piloto (120L) por não ser necessário o processo de hidrólise enzimática. O permeado concentrado de leite mostrou-se um excelente adjunto na produção de cervejas ale e quando empregado em baixa concentração, produziu cervejas com boa aceitação sensorial.

Estudo experimental e modelagem do processo de sacarificação e fermentação simultânea utilizando bagaço de cana-de-açúcar para produção de etanol

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq

Caracterização físico-química e química do fruto do juazeiro (Ziziphus joazeiro Mart) e avaliação da sua conservação por fermentação láctica

Considering the plant biodiversity in the Brazilian Northeast, whose components can be inserted into sustainable production systems, the jujube (Ziziphus joazeiro Mart.) emerges as to recovery of its fruit. The present study has as objective to characterize the fruit of the jujube under the physical, physicochemical and chemical approach and assess its conservation by spontaneous lactic fermentation under the influence of chloride, sodium, calcium and potassium. According to the legislation, vegetable acidified by fermentation that is subjected to lactic acid fermentation in order to achieve a final product pH less than or equal to 4.5. The results of the physical, chemical and physico-chemistry of ripe fruit jujube showed the potential of this species for agro-processing. The yield of edible portion (91.83%), soluble solids content (18,98º Brix), titratable acidity (0.14% citric acid), pH (5.30) and its composition, divided in moisture (79.01%), protein (2.01%), lipids (0.52%), carbohydrate (17.59%), fiber, ash (0.76%) and its minerals were consistent with the characteristic profile fruits, thus favoring the development of spontaneous lactic fermentation. The minimum pH and titratable acidity observed maximum in the fermentation process under the influence of mixtures of salts (NaCl and KCl NaCl2) values ranged from 3.4 to 3.7 and from 0.54 to 0.95 (% lactic acid), respectively. The profile of the lactic fermentation of fruit of jujube in brine, fermented microbiological quality and the result of analysis of primary sensory prepared preserved, the application of endorsed by the consumer sensory evaluation, more particularly, derived from fermented fruit preserved in the presence of chloride sodium, in accordance with the traditional techniques of lactic fermentation of vegetables. The results of sensory evaluation conducted with 100 consumers (tasters) revealed an acceptance rate equal to 78% of the preserve. Despite restrictions on the sensory acceptability of fermented under the influence of salts (KCl and CaCl2) substitutes sodium chloride, preserved these perspectives presented to balance the optimization of mixtures, health product safety and consumer awareness towards prefer a more healthy product with reduced sodium content.

Obtenção de Trichoderma stromaticum por fermentação em estado sólido, visando o controle da vassoura de bruxa.

2009

Contribuição da variedade e da fermentação maloláctica para o perfil em compostos fenólicos de baixa massa molecular de vinhos varietais alentejanos

O presente trabalho teve como objectivo identificar a influência da variedade e o impacto da fermentação maloláctica, no perfil em compostos fenólicos de baixa massa molecular de vinhos varietais do Alentejo. Para o efeito, foram doseados alguns compostos fenólicos (aldeído protocatéquico e ácidos gálico, protocatéquico, caftárico, vanílico, fertárico, siringico, cafeíco, p-coumárico, ferúlico e coutárico) em 81 vinhos varietais produzidos na Adega Experimental da Universidade de Évora, 48 da casta Trincadeira, e os restantes das castas Aragonez, Cabernet Sauvignon, Alfrocheiro, Castelão e Touriga Nacional. A análise dos dados obtidos, através do método da partição de variância, permitiu identificar a variedade como a variável que mais influência teve no perfil em compostos fenólicos de baixa massa molecular dos vinhos varietais

Eficiência do atrativo a base de fermento biológico com diferentes tempos de fermentação na captura de Drosophila suzukii.

Drosophila suzukii é uma espécie nativa da Ásia com elevada capacidade de ocasionar danos em frutos sadios de uma diversidade de espécies vegetais, especialmente nos pequenos frutos. A falta de ferramentas adequadas para o monitoramento é fator limitante no desenvolvimento de métodos de manejo e controle da praga. A utilização de um atrativo a base de fermento biológico, açúcar e água tem se mostrado eficiente e seletivo na captura de D. suzukii em áreas de pequenos frutos. Porém, há necessidade de informações mais precisas sobre o tempo necessário para fermentação do atrativo antes do seu uso no campo. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar o tempo de fermentação necessário para uso do atrativo F1 (fermento, açúcar e água) no monitoramento de D. suzukii em pomar de pequenos frutos.

Prevalence of mutans streptococci isolated from complete dentures and their susceptibility to mouthrinses

The aims of this study were to evaluate the incidence of mutans streptococci (MS - sessile form) on complete maxillary dentures after use of a specific denture paste, and to determine the minimum inhibitory concentration (MIC) and maximum inhibitory dilution (MID) of 3 oral mouthrinses: Cepacol, Plax and Periogard. Seventy-seven complete denture wearers were randomly assigned into 2 groups, according to the product used for denture cleaning: Control group - conventional dentifrice (Kolynos-Super White); and Test group: experimental denture cleaning paste. Denture biofilm was collected at baseline and after 90 and 180 days after treatment by brushing the dentures with saline solution. After decimal serial dilution, samples were seeded onto agar sucrose bacitracin to count colonies with morphological characteristics of MS. MS identification was performed by the sugar fermentation tests. After this procedure, brain heart infusion broth (BHI) was added to oral mouthrinses (Plax, Cepacol e Periogard) and seeded on Petri dishes. The colonies were seeded using the Steers multiplier and, after the incubation, the MIC and MID of the mouthrinses were calculated. The results showed an incidence of 74.0% (n=57) of MS in the 77 complete dentures examined in the study, being 76.3% (n=29) of the Control group (conventional dentifrice) and 71.8% (28) of the Test group (experimental denture cleaning paste). In both groups, the number of positive cases for MS decreased from day 0 to day 180. In the Test group there was a slight decrease in the incidence of Streptococcus mutans 90 days after use of the experimental denture cleaning paste, which was not observed in the Control group. As regards to mouthrinses, for both groups, Periogard showed antimicrobial action with the highest dilution, followed by Cepacol and Plax. In conclusion, the incidence of MS in complete dentures was high and Periogard was the mouthrinse with the strongest antimicrobial action against MS. The experimental denture cleaning paste showed a slight action against S. mutans after 90 days of treatment.

Adsorption of amyloglucosidase from Aspergillus niger NRRL 3122 using ion exchange resin

Amyloglucosidase enzyme was produced by Aspergillus niger NRRL 3122 from solid-state fermentation, using deffated rice bran as substrate. The effects of process parameters (pH, temperature) in the equilibrium partition coefficient for the system amyloglucosidase - resin DEAE-cellulose were investigated, aiming at obtaining the optimum conditions for a subsequent purification process. The highest partition coefficients were obtained using 0.025M Tris-HCl buffer, pH 8.0 and 25ºC. The conditions that supplied the highest partition coefficient were specified, the isotherm that better described the amyloglucosidase process of adsorption obtained. It was observed that the adsorption could be well described by Langmuir equation and the values of Qm and Kd estimated at 133.0 U mL-1 and 15.4 U mL-1, respectively. From the adjustment of the kinetic curves using the fourth-order Runge-Kutta algorithm, the adsorption (k1) and desorption (k2) constants were obtained through optimization by the least square procedure, and the values calculated were 2.4x10-3 mL U-1 min-1 for k1 and 0.037 min-1 for k2 .