Efeito da adição de amido resistente de milho e enzimas sobre as propriedades da massa de pão e as propriedades físicas do pão de forma.

O amido resistente de milho (ARM) não é digerido em humanos fornecendo benefícios para a saúde tais como redução do colesterol, do índice glicêmico e fermentação no cólon. Porém, a substituição parcial de farinha de trigo (FT) por ARM em massa de pão resulta na diluição do glúten prejudicando a qualidade do produto. Massa de pão foi produzida com 12,5 g/100g de ARM e os efeitos das enzimas glicose-oxidase (Gox), tranglutaminase (TG) e xilanase (HE) na massa foram estudados. Massa produzida sem ARM e sem enzimas foi considerada padrão e massa produzida com ARM e sem enzimas foi considerada controle para comparação. Uma metodologia foi desenvolvida para medir o torque durante o amassamento em grande escala, utilizando um reômetro dinâmico adaptado. As propriedades reológicas foram avaliadas nos testes de medidas descritivas de textura, adesividade Chen-Hoseney, extensão uniaxial Kieffer, extensão biaxial e testes oscilatórios em reômetro. Pão produzido de acordo com as formulações padrão, controle e ótima foi avaliado com relação ao volume específico (VEP), firmeza do miolo, cor e análise sensorial para o atributo preferência. As três enzimas testadas influenciaram positivamente o torque máximo atingido durante o amassamento que variou entre (8,36 e 9,38) N m. Gox e TG apresentaram efeito positivo na altura máxima desenvolvida pela massa medida em reofermentógrafo enquanto que o efeito da HE foi negativo. Uma formulação com ARM e enzimas apresentou desempenho de panificação similar a massa padrão (altura máxima ajustada igual a (45,5 ± 3,9) mm), correspondente a adição de (4, 2,5 e 0,5) mg/100g de TG, Gox e HE respectivamente (ótima). A formulação ótima apresentou adesividade, trabalho de adesão, coesividade, dureza, resiliência, resistência à extensão e extensibilidade similares a massa padrão e diferentes da massa controle. As enzimas aumentaram o índice de strain hardening reduzido pela adição de ARM. Para o pão de forma, o VEP variou entre (3,16 e 3,64) cm3/g (diferença não significativa) e o pão produzido com a formulação ótima foi o mais escolhido como preferido. Durante o armazenamento por até 7 dias, o ARM diminuiu a taxa de envelhecimento do pão enquanto que as enzimas apresentaram efeito oposto. Em geral, a substituição parcial de FT por ARM reduziu a elasticidade da massa diminuindo a qualidade do pão enquanto que as enzimas minimizaram esse efeito.

Dinâmica do microbioma ruminal de ovinos (Ovis aries) e sua relação com a degradação de biomassa

Considerando a dieta como um fator modulador do microbioma ruminal, neste trabalho objetivou-se investigar o impacto do bagaço da cana-de-açúcar sobre a composição e funcionalidade das espécies microbianas residentes no rúmen de carneiros (Ovis aries). Foram utilizados seis animais machos fistulados de O. aries, dos quais três foram alimentados com uma dieta composta por 70% de volumoso e 30% de concentrado (tratamento controle) e outros três animais alimentados com uma dieta similar a anterior, mas com 14% do volumoso substituído por bagaço de cana-de-açúcar (tratamento bagaço). O conteúdo ruminal (líquido e fibra) foram amostrados quinzenalmente durante 60 dias. A partir dessas amostras foram acessadas a estrutura e a composição da comunidade microbiana pela extração de DNA total e amplificação das regiões V3 e V6-V7 do gene 16S rRNA bacteriano e a região intergênica fúngica (ITS2). Além disso, foram feitas análises metagenômicas e metatranscriptômicas de comunidade microbianas enriquecidas em fibra ruminal para identificar enzimas lignocelulolíticas expressas. As frações líquida e fibrosa do conteúdo ruminal de O. aries revelaram uma comunidade bacteriana dominada principalmente por Bacteroidetes e Firmicutes ao longo de todo período experimental. Dois gêneros, Prevotella e Ruminococcus representaram 20% e 4% da comunidade bacteriana ruminal, respectivamente. Para a comunidade fúngica o filo Neocallimastigomycota representou 91% das sequências e os principais gêneros deste filo foram Piromyces, Neocallimastix, Orpinomyces, Anaeromyces, Caecomyces e Cyllamyces aderidos a fibra ruminal. O gênero Caecomyces, foi significativamente mais abundante na fibra ruminal de animais que se alimentaram de bagaço de cana-de açúcar. Além disso, foi observado um aumento significativo na frequência de enzimas como, por exemplo, 1,4-α-glucano, α-galactosidase, endo 1,4-β-xilanase, β- xilosidase, xilose isomerase, celobiose fosforilase e α-N-arabinofuranosidase no tratamento com bagaço de cana-de-açúcar. Considerando que a recuperação de enzimas a partir de comunidades microbianas naturalmente selecionadas para a degradação de biomassa é uma estratégia promissora para superar a atual ineficiência da ação enzimática na produção industrial de biocombustíveis, os resultados deste trabalho representam a possibilidade de aumentar a capacidade de recuperação ou descoberta de enzimas a partir de ruminantes, ou ainda, a possibilidade de manipular a estrutura do microbioma do rúmen para usá-lo como fonte de inóculo enriquecido em processos industriais de degradação de biomassa.

Effects of phytase supplementation of phosphorus-adequate, lysine-deficient, wheat-based diets on growth performance of weaner pigs

The effects of microbial phytase supplementation of phosphorus-adequate, wheat-based diets with available lysine : energy density ratios ranging from 0.75 to 0.90 g available lysine/MJ DE on growth performance of weaner pigs were investigated in 3 studies. In the first study, increasing levels of dietary phytate depressed growth rates (P<0.08) and efficiency of feed conversion (P<0.01) and phytase supplementation enhanced growth rates (P<0.05) and tended to improve feed efficiency (P<0.15). There were no significant interactions between dietary phytate and phytase inclusion to support the hypothesis that dietary substrate levels of phytate govern responses to phytase. However, in this and other studies, percentage increases in efficiency of feed conversion generated by phytase were positively correlated to dietary phytate concentrations to a significant extent (P<0.005), so it is possible that dietary substrate levels are of importance to the magnitude of responses following phytase supplementation. Diets with 3 levels of protein, expressed as 0.80, 0.85, and 0.90 g available lysine/MJ DE, were offered to pigs without and with phytase in the second study. Protein/amino acid levels or lysine : energy density ratios did not influence growth performance, which was not expected. However, phytase tended to increase growth rates (P<0.08) and improved feed efficiency (P<0.01). Although it is believed that phytase may have a positive influence on protein utilisation, this was not demonstrated in this experiment. In the third study, the simultaneous inclusion of phytase and xylanase feed enzymes in wheat-based weaner diets did not increase growth performance responses in comparison with phytase alone. Individually, phytase improved feed efficiency (P<0.05) and numerically increased growth rates (P<0.25). Although responses in growth performance of weaner pigs following phytase supplementation lacked consistency, they were generally positive and indicative of anti-nutritive properties of phytate that are unrelated to P availability. That these positive responses were observed in diets with suboptimal available lysine : energy density ratios is consistent with the possibility that phytate has a negative influence on protein utilisation, which is ameliorated by phytase. However, these antinutritive effects and their underlying mechanisms need to be better defined if full advantage of the potential protein-sparing effects of microbial phytase is to be taken.

Apparent ileal digestibility of amino acids in dietary ingredients for broiler chickens

The apparent ileal digestibility coefficients of amino acids in 107 samples representing 22 food ingredients were determined using 6-week-old broiler chickens. The ingredients assayed included five cereals ( barley, maize, sorghum, triticale and wheat), two cereal by-products ( rice polishings and wheat middlings), four oilseed meals ( canola, cottonseed, soyabean and sunflower meals), full-fat canola, maize gluten meal, four grain legumes ( chickpeas, faba beans,field peas and lupins) and five animal protein sources ( blood, feather,fish, meat and meat and bone meals). The mean ileal digestibility coefficients of amino acids in wheat and maize were higher than those in sorghum, triticale and barley. However, variations observed in individual amino acid digestibilities among samples within cereal type were greater than those determined between cereals. Threonine and lysine were the least digestible indispensable amino acids in the five cereals evaluated. The most digestible indispensable amino acid was phenylalanine in wheat and, leucine in maize and sorghum. In the case of the wheat middlings and rice polishings, threonine was the least digestible indispensable amino acid and arginine was the best digested. In the oilseed meals assayed, amino acid digestibility was highest for soya-bean and sunflower meals, intermediate for canola meal and lowest for cottonseed meal. Ileal digestibility coefficients of amino acids in lupins were found to be slightly lower than those in soya-bean meal. The amino acid digestibilities of field peas, faba beans and chickpeas were considerably lower than those of lupins. Digestibility of arginine was the highest and that of threonine was the lowest of the indispensable amino acids in oilseed meals and grain legumes, except in cottonseed meal. Lysine was the least digestible amino acid in cottonseed meal. In the animal protein sources assayed, digestibility coefficients of amino acids in blood meal were high, intermediate in fish meal, and low in meat meal, meat and bone meal and feather meal. Variation in amino acid digestibility coefficients determined for blood meal samples was small. However, wide variations in amino acid digestibilities were observed for other animal protein sources, highlighting significant batch-to-batch differences. In particular, marked variations were determined for meat meal and meat and bone meal samples. Cystine was the least digested amino acid in animal protein meals, with the exception of blood meal in which isoleucine had the lowest digestibility. The limitations of using apparent digestibility values in diet formulations and the concept of the standardized digestibility system to overcome these limitations are discussed.

Total and ileal digestible tryptophan contents of feedstuffs for broiler chickens

Reliable values of total and digestible tryptophan in components of feed formulation matrices are needed because tryptophan is often the third limiting amino acid in practical poultry diets. However, tryptophan is oxidatively destroyed during acid hydrolysis in routine amino acid analysis and its determination requires a separate analytical procedure. The variability in contents and apparent ileal digestibility for 6-week-old broiler chickens of tryptophan in 74 samples representing 24 feedstuffs are presented in this paper. The average ileal tryptophan digestibility coefficient in wheat was 0.83, in sorghum and triticale 0.75, maize 0.71, soybean meal 0.84, sunflower meal 0.81, canola meal 0.78 and cottonseed meal 0.75. Among the grain legumes, tryptophan in lupins was better digested than that in chickpeas, fababeans and field peas. Among the animal protein meals, the tryptophan digestibility coefficients in fish meal (0.77) and blood meal (0.84) were substantially higher than those in meat meal (0.64), meat-and-bone meal (0.63) and feather meal (0.52). Marked variations in tryptophan digestibility were also observed among samples of fish meal, meat-and-bone meal and meat meal, highlighting significant batch-to-batch differences. For most feedstuffs, considerable variability was observed in the tryptophan concentrations, but such variations were not reflected in digestibility coefficients. (c) 2006 Society of Chemical Industry.

Enzymatic upgrading of eucalypt paper-grade kraft pulp within dissolving pulp production

Dissolving-grade pulps are commonly used for the production of cellulose derivatives and regenerated cellulose. High cellulose content, low content of non-cellulosic material, high brightness, a uniform molecular weight distribution and high cellulose reactivity are the key features that determine the quality of a dissolving pulp. The first part of this work was an optimization study regarding the application of selected enzymes in different stages of a new purification process recently developed in Novozymes for purifying an eucalypt Kraft pulp into dissolving pulp, as an alternative to the pre-hydrolysis kraft (PHK) process. In addition, a viscosity reduction was achieved by cellulase (endoglucanase) treatment in the beginning of the sequence, while the GH11 and GH10 xylanases contributed to boost the brightness of the final pulp. The second part of the work aimed at exploring different auxiliary enzyme activities together with a key xylanase towards further removal of recalcitrant hemicelluloses from a partially bleached Eucalypt Kraft pulp. The resistant fraction (ca. 6% xylan in pulp) was not hydrolysable by the different combinations of enzymes tested. Production of a dissolving pulp was successful when using a cold caustic extraction (CCE) stage in the end of the sequence O-X-DHCE-X-HCE-D-CCE. The application of enzymes improved process efficiency. The main requirements for the production of a dissolving pulp (suitable for viscose making) were fulfilled: 2,7% residual xylan, 92,4% of brightness, a viscosity within the values of a commercial dissolving pulp and increased reactivity.

Avaliação do potencial probiótico de leveduras isoladas de azeitonas de mesa da cultivar Negrinha de Freixo

Probióticos são definidos como microrganismos vivos, que quando administrados em quantidades adequadas, conferem benefícios à saúde do hospedeiro. Atualmente a pesquisa de microrganismos probióticos a partir da fermentação da azeitona tem-se centrado nas bactérias ácido-lácticas, sendo escassos os estudos envolvendo leveduras. No presente trabalho avaliou-se o potencial probiótico de estirpes de leveduras previamente isoladas durante o processo de fermentação natural de azeitona de mesada cultivar Negrinha de Freixo. Foram avaliadas 16 estirpes em relação à atividade enzimática (catalase, amilase, xilanase, protease e β-glucosidase); ao crescimento a 37ºC; ação inibitória frente a microrganismos patogénicos; capacidade de autoagregação; atividade antioxidante (utilizando o método de DPPH); e resistência ao aparelho digestivo humano, a partir de uma simulação in vitro da digestão gástrica e pancreática. Os resultados apresentados para a atividade enzimática indicaram que em alguns isolados foi detetado fraca atividade das enzimas protease, xilanase e amilase. Já uma atividade forte de lipase foi observada nas estirpes Pichia manshurica e Saccharomyces cerevisiae (15A e 15B). Para a enzima β-glucosidase, identificou-se atividade forte em Rhodotorula graminis, Rhodotorula glutinis, Candida norvegica, Pichia guilliermondii e Galactomyces reessii. Relativamente à capacidade de crescimento à temperatura corporal (37ºC), três estirpes (Saccharomyces cerevisiae 15B; Candida tropicalis 1A; e Pichia membranifaciens 29A) destacaram-se por apresentar maior taxa específica de crescimento. A capacidade bloqueadora dos radicais livres DPPH foi verificada em 10 estirpes, sendo as estirpes de S. cerevisiae as que mais se destacaram dentre as outras. As estirpes C. norvegica e G. reessii (34A) apresentaram capacidade antifúngica frente ao microrganismo patogénico Cryptococcus neoformans. Em relação à capacidade de autoagregação avaliada, as estirpes S. cerevisiae (15A), Candida tropicalis (1A) e C. norvegica (7A) apresentaram ao fim de 24 horas percentagens superiores a 80%. Relativamenteà resistência frente às condições presentes no trato gastrointestinal in vitro, a estirpe P. guilliermondii (25A), destacou-se dentre as demais, por apresentar maior capacidade de sobrevivência em todo o processo digestivo simulado. As estirpes Candida boidinii (37A) e S. cerevisiae (15A) apresentaram menor capacidade de sobrevivência nestas condições. Contudo, serão necessários testes adicionais para complementar estes resultados.

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 .

Desempenho de juvenis de tilápia-do-nilo alimentados com rações contendo complexo enzimático

Avaliou-se o efeito da inclusão de um complexo enzimático em dietas para tilápias-do-nilo (Oreochromis niloticus) sobre o desempenho, a composição química da carcaça e a qualidade da água. Foram utilizados 200 alevinos revertidos (4,57 ± 1,24 g), distribuídos em delineamento inteiramente casualizado em 20 tanques de 500 litros, com quatro tratamentos e cinco repetições, considerando a unidade experimental uma caixa com dez peixes. Os peixes foram alimentados com dietas contendo 0; 0,033; 0,066 ou 0,099% de complexo enzimático. As dietas foram processadas na forma peletizada e fornecidas quatro vezes ao dia, às 8, 11, 14 e 17 h. Os valores médios de pH, condutividade elétrica, oxigênio dissolvido, temperatura, fósforo total, amônia e nitrato da água de cultivo não foram influenciados pela dieta. A inclusão do complexo enzimático na dieta não afetou o ganho de peso, as taxas de sobrevivência e de crescimento específico, mas influenciou o consumo de ração e a conversão alimentar, cujos valores foram maiores nos peixes alimentados com a dieta com 0,066% de complexo enzimático. Não foram observadas diferenças nos teores de matéria seca, umidade, proteína bruta, matéria mineral, cálcio e fósforo na carcaça dos peixes, no entanto, o teor de extrato etéreo reduziu de forma linear com o aumento do nível de complexo enzimático. A utilização de complexo enzimático (amilase, protease, celulase, lipase, pectinase, xilanase, β-glucanase e fitase) no nível de 0,066% em dietas para juvenis de tilápia-do-nilo piora a conversão alimentar, mas não influencia o desempenho e a composição corporal dos peixes.

Enzyme Optimization for Lignocellulose Hydrolysis using Mechanistic Modeling

A novel mechanistic model for the saccharification of cellulose and hemicellulose is utilized to predict the products of hydrolysis over a range of enzyme loadings and times. The mechanistic model considers the morphology of the substrate and the kinetics of enzymes to optimize enzyme concentrations for the enzymatic hydrolysis of cellulose and hemicellulose simultaneously. Substrates are modeled based on their fraction of accessible sites, glucan content, xylan content, and degree of polymerizations. This enzyme optimization model takes into account the kinetics of six core enzymes for lignocellulose hydrolysis: endoglucanase I (EG1), cellobiohydrolase I (CBH1), cellobiohydrolase II (CBH2), and endo-xylanase (EX) from Trichoderma reesei; β-glucosidase (BG), and β-xylosidase (BX) from Aspergillus niger. The model employs the synergistic action of these enzymes to predict optimum enzyme concentrations for hydrolysis of Avicel and ammonia fiber explosion (AFEX) pretreated corn stover. Glucan, glucan + xylan, glucose and glucose + xylose conversion predictions are given over a range of mass fractions of enzymes, and a range of enzyme loadings. Simulation results are compared with optimizations using statistically designed experiments. BG and BX are modeled in solution at later time points to predict the effect on glucose conversion and xylose conversion.