Produção de bioetanol a partir de pedúnculo de caju (Anacardium occidentale L.) por fermentação submersa

Recently, global demand for ethanol fuel has expanded very rapidly, and this should further increase in the near future, almost all ethanol fuel is produced by fermentation of sucrose or glucose in Brazil and produced by corn in the USA, but these raw materials will not be enough to satisfy international demand. The aim of this work was studied the ethanol production from cashew apple juice. A commercial strain of Saccharomyces cerevisiae was used for the production of ethanol by fermentation of cashew apple juice. Growth kinetics and ethanol productivity were calculated for batch fermentation with different initial sugar (glucose + fructose) concentration (from 24.4 to 103.1 g.L-1). Maximal ethanol, cell and glycerol concentrations (44.4 g.L-1, 17.17 g.L-1, 6.4 g.L-1, respectively) were obtained when 103.1 g.L-1 of initial sugar concentration were used, respectively. Ethanol yield (YP/S) was calculated as 0.49 g (g glucose + fructose)-1. Pretreatment of cashew apple bagasse (CAB) with dilute sulfuric acid was investigated and evaluated some factors such as sulfuric acid concentration, solid concentration and time of pretreatment at 121°C. The maximum glucose yield (162.9 mg/gCAB) was obtained by the hydrolysis with H2SO4 0.6 mol.L-1 at 121°C for 15 min. Hydrolysate, containing 16 ± 2.0 g.L-1 of glucose, was used as fermentation medium for ethanol production by S. cerevisiae and obtained a ethanol concentration of 10.0 g.L-1 after 4 with a yield and productivity of 0.48 g (g glucose)-1 and 1.43 g.L-1.h-1, respectively. The enzymatic hydrolysis of cashew apple bagasse treated with diluted acid (CAB-H) and alkali (CAB-OH) was studied and to evaluate its fermentation to ethanol using S. cerevisiae. Glucose conversion of 82 ± 2 mg per g CAB-H and 730 ± 20 mg per g CAB-OH was obtained when was used 2% (w/v) of solid and loading enzymatic of 30 FPU/g bagasse at 45 °C. Ethanol concentration and productivity was achieved of 20.0 ± 0.2 g.L-1 and 3.33 g.L-1.h-1, respectively when using CAB-OH hydrolyzate (initial glucose concentration of 52.4 g.L-1). For CAB-H hydrolyzate (initial glucose concentration of 17.4 g.L-1), ethanol concentration and productivity was 8.2 ± 0.1 g.L-1 and 2.7 g.L-1.h-1, respectively. Hydrolyzates fermentation resulted in an ethanol yield of 0.38 g/g glucose and 0.47 g/g glucose, with pretreated CABOH and CAB-H, respectively. The potential of cashew apple bagasse as a source of sugars for ethanol production by Kluyveromyces marxianus CE025 was evaluated too in this work. First, the yeast CE025 was preliminary cultivated in a synthetic medium containing glucose and xylose. Results showed that it was able to produce ethanol and xylitol at pH 4.5. Next, cashew apple bagasse hydrolysate (CABH) was prepared by a diluted sulfuric acid pre-treatment. The fermentation of CABH was conducted at pH 4.5 in a batch-reactor, and only ethanol was produced by K. marxianus CE025. The influence of the temperature in the kinetic parameters was evaluated and best results of ethanol production (12.36 ± 0.06 g.L-1) was achieved at 30 ºC, which is also the optimum temperature for the formation of biomass and the ethanol with a volumetric production rate of 0.25 ± 0.01 g.L-1.h-1 and an ethanol yield of 0.42 ± 0.01 g/g glucose. The results of this study point out the potential of the cashew apple bagasse hydrolysate as a new source of sugars to produce ethanol by S. cerevisiae and K. marxianus CE025. With these results, conclude that the use of cashew apple juice and cashew apple bagasse as substrate for ethanol production will bring economic benefits to the process, because it is a low cost substrate and also solve a disposal problem, adding value to the chain and cashew nut production

Quantificação da floculação de Saccharomyces cerevisiae por bactérias contaminantes da fermentação alcoólica

O assentamento de células de leveduras no fundo das dornas e perdas de células nas centrífugas podem ser causadas por bactérias floculantes, contaminantes naturais da fermentação alcoólica industrial. Estes problemas levam a queda no rendimento e produtividade do etanol. O presente trabalho visa a caracterização da floculação de Saccharomyces cerevisiae por Lactobacillus fermentum CCT 1396. As células de leveduras e bactérias foram misturadas e a floculação das células quantificadas por espectrofotometria. Concentrações de bactérias numa faixa de 0,4 a 3,8g/L (biomassa seca) foram testadas a fim de determinar a ótima concentração de bactérias necessária para provocar a floculação das leveduras. O efeito de pH na floculação das células de leveduras e bactérias foi determinado. 1,38g/L de bactéria foi necessário para a floculação, de 65,4g/L de células de levedura com tempo de contato entre as células (sob agitação) de 15 minutos e repouso de 20 minutos. No pH 3,0 pouco efeito na floculação celular foi detectado e as células continuaram floculadas, mas na faixa de pH 2,0 -- 2,5 a floculação foi próxima de zero. Esta técnica pode ser utilizada para o controle da floculação de leveduras de indústrias de produção de álcool, para determinar a origem desta floculação, já que trata-se de uma técnica fácil, econômica e rápida.

Polioencefalomalacia experimental em bovinos induzida por toxicose por enxofre

O presente trabalho teve como objetivos avaliar os sinais clínicos, as concentrações do sulfeto de hidrogênio ruminal e as alterações anatomopatológicas associadas à intoxicação experimental por enxofre em bovinos. Foram utilizados dez bezerros mestiços leiteiros, sendo que quatro bovinos ingeriram ração sem sulfato de sódio (G1) e seis consumiram ração com sulfato de sódio (G2). Exames clínicos (temperatura retal, frequência cardíaca e respiratória e motricidade ruminal) e laboratoriais (hemograma, fibrinogênio, proteína plasmática, pH do fluido ruminal, concentração do sulfeto de hidrogênio ruminal, líquido cerebrospinal e histopatológico) foram realizados. A temperatura retal, frequência cardíaca, hemograma, fibrinogênio, proteína plasmática, pH do fluido ruminal e os valores do líquido cerebrospinal estavam dentro dos valores de referência para a espécie. Taquipnéia, hipomotricidade ruminal e elevados valores de sulfeto de hidrogênio ruminal foram observados nos bezerros do grupo G2. Um bezerro do grupo G2 apresentou sinais neurológicos e lesões histopatológicas de PEM. Dois animais de cada grupo foram eutanasiados. Lesões microscópicas foram observadas nos bezerros do G2. Histologicamente as alterações observadas foram necrose neuronal cortical e lesões hemorrágicas nos núcleos basais, tálamo, mesencéfalo, ponte e bulbo. O protocolo experimental constituído por uma dieta rica em carboidrato de alta fermentação, baixa quantidade de fibra efetiva e altos níveis de enxofre (0,52%) ocasionou alterações clinicas e histológicas e elevadas concentrações de sulfeto de hidrogênio ruminal compatíveis com quadro de intoxicação por enxofre.

Função ovariana de novilhas Nelore alimentadas com dieta suplementada com gordura protegida ruminal

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da suplementação alimentar com gordura protegida ruminal sobre as estruturas ovarianas e sobre a concentração sérica de progesterona, em novilhas Nelore mantidas em pasto. Quarenta novilhas foram divididas em dois grupos: um suplementado com gordura protegida Megalac-E (G); e outro sem suplementação de gordura (C). O grupos foram avaliados em delineamento crossover. Utilizaram-se dietas isoenergéticas e isoproteicas. Após 15 dias de suplementação, os animais foram submetidos a um protocolo hormonal, para avaliação da influência da suplementação com gordura no metabolismo da progesterona. Para isto, em um dia aleatório do ciclo (D0), inseriu-se um implante intravaginal de liberação de progesterona (CIDR), e aplicou-se prostaglandina F2α (PGF2α, i.m.). No D7, o implante foi retirado, e outra aplicaηão de PGF2α foi realizada. No D18, foi feita uma nova aplicaηão de PGF2α e, então, foram observados diariamente os exames ultrassonográficos ovarianos e a ocorrência de estro. Para o ensaio com progesterona, colheu-se sangue 4 dias após a inserção do implante e, novamente, 7 e 14 dias após a ovulação. A concentração de progesterona sérica no D4 foi maior no grupo G. Não houve diferença nas concentrações séricas de progesterona 7 e 14 dias após a ovulação, nem no diâmetro do folículo ovulatório, nem no volume luteal. A suplementação com Megalac-E altera o metabolismo de progesterona, mas não altera a função ovariana em novilhas zebuínas em pasto.

Effects of adding a spray-dried polyclonal antibody preparation on ruminal fermentation patterns and digestibility of cows fed high concentrate diets

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

Influence of corn processing provided in the diet on the ruminal dynamics of dairy steer

Objetivou-se com este trabalho avaliar a dinâmica ruminal de novilhos leiteiros recebendo dietas contendo grão de milho inteiro, milho moído na forma de quirera ou milho inteiro tratado com ureia. Para isso, foram mantidos em regime de confinamento seis animais fistulados no rúmen alimentados com dietas com teores semelhantes de energia e proteína. A dieta foi formulada com relação volumoso:concentrado de 40:60 na matéria seca e continha silagem de sorgo como volumoso. O delineamento utilizado foi na forma de um quadrado latino 3 × 3, com três animais e três períodos, e foi repetido duas ou quatro vezes conforme o parâmetro estudado, totalizando seis ou 12 repetições por dieta. O tratamento do grão de milho não influenciou o pH do líquido ruminal nem a degradabilidade ruminal da matéria seca, fibra em detergente ácido e celulose. Todas as dietas propiciaram concentração de N-amoniacal adequada para o crescimento microbiano ruminal; todavia, nos animais alimentados com grão de milho inteiro tratado com ureia, essa concentração foi significativamente menor. A atividade bacteriana é menor em animais alimentados com dietas contendo milho moído e não difere entre os animais alimentados com grão de milho inteiro ou grão de milho inteiro tratado com ureia.

Effects of adding polyclonal antibody preparations on ruminal fermentation patterns and digestibility of cows fed different energy sources

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

Oxidative metabolism of the neutrophils in sheep treated with sodium monensin and experimentally submitted to ruminal acidosis.

Ruminal acidosis is due to excessive ingestion of carbohydrates of rapid fermentation without previous adaptation of the microorganisms, causing severe metabolic disturbances to the animals. The objective of the present study was to assess the neutrophilic oxidative metabolism in sheep treated with sodium monensin in experimentally induced ruminal lactic acidosis. A total of 18 male sheep, half-bred (ideal x Merino), fistulated in the rumen, were used; nine of them received 33 mg/kg of the ionophore diet per day, for 30 days; the others were controls. The acidosis was induced by supplying 15g of sucrose/kg of body weight. The clinical evaluation and the rumen and blood samples were obtained before (0h) and at 6, 12, 24 and 48 hours post-induction. In both groups, all the animals presented clinical manifestations of ruminal lactic acidosis 6 hours after the induction. From this period on, a significant pH decrease (P<0.05) was observed in the ruminal fluid, which reached levels below 5. There were relevant differences (P<0.05) between the groups 12 hours after the induction, when the sheep treated with monensin had higher values than those of the control group. During this period, the oxidative metabolism of the neutrophils remained inhibited, and the reestablishment of this function only occurred in the sheep which received monensin. Blood pH, plasmatic glucose and the ionizable calcium suffered alterations within its levels. The seric cortisol concentration rose significantly (P<0.05) in both groups, although differences (P<0.05) between them were found at the end of the observation period. The treatment with monensin did not influence the oxidative metabolism of the neutrophils inhibited by the lactic acidosis; however, a faster recovery of this metabolism was verified in the animals treated with the ionophore.

Efeitos de parâmetros de fermentação na produção de etanol a partir de resíduo líquido da industrialização da mandioca (manipueira)

Effect of fermentation parameters on ethanol production from cassava liquid residue (manipueira). "Manipueira", a liquid residue from the processing of cassava starch and flour, has recognized high pollution potential. Aiming at a possible use of "manipueira" as raw material for ethanol production, this study aimed to evaluate the effect of the percentage of inoculated yeast and fermentation temperature on the chromatographic profile of the components of wine of "manipueira". The residue was characterized for starch and sugar content, as well as pH and total acidity. The residue was hydrolyzed by the action of enzymes Termamyl 120 L and AMG 300 L. The hydrolysate obtained was fermented under different experimental conditions. A factorial central composite design (2(2)) with two independent variables and the response surface methodology were used to evaluate the results. The results showed a significant effect of variable parameters on the components of wine. The conditions of low fermentation temperature and lower percentages of inoculated yeast were the most appropriate to obtain ethanol from "manipueira".

Estudo da produção de biossurfactante em caldo de fermentação

A bacterium isolated from soil contaminated by hydrocarbon was studied and, by biochemical tests and analysis of PCR, the presence of Bacillus pumilus was identified. The production of biosurfactant was optimized, test of oil degradation and antimicrobial activity determination. The results showed that pH 5.0 and 7.0, 72 h of fermentation, sucrose and sugar cane juice (2%) had best yields. The bacterium is able to degrade crude oil and displays bacteriostatic and fungistatic activity. From the analysis of proximate composition of biosurfactant found the presence of biopolymer formed by a lipopolysaccharide-protein complex.

Efeito de métodos de coleta de fluido ruminal em bovinos sobre alguns parâmetros ruminais e microbiológicos

Estudou-se o efeito de três métodos de coleta (manual, bomba a vácuo e sonda nasoesofageana) sobre os teores de ácidos graxos voláteis totais (AGVt), nitrogênio amoniacal e número de protozoários no fluido ruminal de bovino. Utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado, com três tratamentos e cinco repetições. Os resultados revelaram que o método da sonda nasoesofageana proporcionou valores menores dos ácidos propiônico, butírico, AGVt e de nitrogênio amoniacal no fluido ruminal. O número total de protozoários não foi afetado pelos métodos de coleta de conteúdo ruminal. O método de coleta manual e por meio de bomba a vácuo mostraram-se eficientes para os parâmetros estudados.

Cinética da degradação ruminal de dietas contendo farelo de casca de pequi

A casca de pequi é um resíduo do processamento do fruto, encontrado em grande volume nas regiões do cerrado brasileiro, que pode constituir uma alternativa para a alimentação de ruminantes. Avaliou-se a cinética da degradação ruminal da matéria seca (MS), proteína bruta (PB) e fibra em detergente neutro (FDN) do farelo da casca de pequi (FCP) e de dietas contendo diferentes níveis do resíduo em substituição ao capim-elefante (CE). Foram utilizados quatro caprinos, machos, portando cânulas ruminais, dispostos em um delineamento experimental de blocos ao acaso com parcela subdividida. Avaliaram-se os parâmetros de degradabilidade do FCP, capim-elefante e de dietas contendo 0, 10, 20 e 30% de FCP em substituição ao CE. Os alimentos foram incubados no rúmen nos tempos de 4, 8, 12, 24, 48, 72 e 96 horas. Os resultados indicaram degradação potencial da MS, PB e FDN do resíduo superiores a 90, 80 e 80%, respectivamente. A adição do FCP em substituição ao CE resultou em maior degradabilidade da matéria seca e fibra em detergente neutro, reflexo da maior fração solúvel e potencialmente degradável da MS do FCP. Para a fração protéica, a adição de FCP correlacionou-se negativamente com a fração solúvel, degradação potencial e efetiva, e positivamente com a fração insolúvel potencialmente degradável. A substituição do capim-elefante por FCP permite melhor aproveitamento da dieta, elevando o aporte de nutrientes ao animal.

Ruminal parameters analyzed in remaining digestion residue of roughages in the in vitro/gas system

O desempenho animal é a medida mais direta de se avaliar a qualidade dos alimentos. Entretanto, dados de desempenho são insuficientes para se detectar as possíveis interações que possam ocorrer no ambiente ruminal. O objetivo do presente trabalho foi avaliar os possíveis efeitos associativos nas concentrações de ácidos graxos voláteis (AGVs), nitrogênio amoniacal (N-NH3) e pH da fração líquida remanescente da digestão da matéria seca (MS) de volumosos exclusivos (cana-de-açúcar= CN; capim-elefante com 60 dias= CP60 e 180 dias= CP180 de crescimento; e silagem de milho= SIL) e suas combinações (cana-de-açúcar+silagem de milho= CNSIL; cana-de-açúcar+capim-elefante-60d= CNCP60; cana-de-açúcar+capim-elefante-180d= CNCP180; silagem de milho+capim-elefante-60d= SILCP60; silagem de milho+capim-elefante-180d= SILCP180) na proporção de 50% na MS, que levam a resultados de desempenhos positivos ou negativos de bovinos. As concentrações de AGVs, N-NH3 e pH dos tratamentos foram: CN= 56,9 mmol L-1, 50,1 mg dL-1, 5,7; CNSIL= 61,4 mmol L-1, 50,7 mg dL-1, 5,8; CNCP60= 54,7 mmol L-1, 47,6 mg dL-1, 5,8; CNCP180= 45,4 mmol L-1, 49,4 mg dL-1, 6,0; SIL= 57,2 mmol L-1, 54,0 mg dL-1, 5,8; SILCP60= 57,1 mmol L-1, 53,1 mg dL-1, 5,9; SILCP180= 55,9 mmol L-1, 52,3 mg dL-1, 6,0; CP60= 58,1 mmol L-1, 49,4 mg dL-1, 5,9; CP180= 44,0 mmol L-1, 46,4 mg dL-1, 6,1. Os carboidratos não estruturais e amido, aliados à fibra e proteína, contribuíram para que ocorresse o efeito associativo positivo na mistura 50:50 cana/silagem. Isso pode ter propiciado os melhores resultados de desempenho em bovinos devido ao elevado padrão fermentativo.

Floculação de leveduras por Lactobacillus fermentum em processos industriais de fermentação alcoólica avaliada por técnica fotométrica

Na produção de álcool por fermentação com leveduras, a floculação manifesta-se como um mecanismo natural de agregação de células. Essa condição pode ser induzida por vários fatores, entre eles, a interação entre bactérias floculentas como Lactobacillus fermentum e as leveduras. Esse fato torna-se prejudicial para o processo, pois tanto nas unidades que se utilizam do sistema de recuperação de células por centrifugação, como nas que não o utilizam, ocorrem perdas excessivas de fermento, em conseqüência dos problemas operacionais decorrentes da floculação, comprometendo seriamente o desempenho industrial. No presente trabalho, avaliou-se a floculação em vinho proveniente de fermentação experimental, sob duas condições de pH de fermento tratado utilizadas como inóculo e temperaturas de fermentação, não se observando diferenças significativas entre elas. Com este estudo, pôde-se ainda avaliar a capacidade de dispersão dos flocos em três condições de pH no tratamento do fermento em fase industrial, mostrando diferenças altamente significativas entre elas. A maior capacidade de dispersão no tratamento do fermento é desejável para o controle da floculação industrial, permitindo a sua centrifugação, com conseqüente separação das bactérias contaminantes do fermento. Essas constatações tornaram-se possíveis pelo emprego da técnica usual de determinação da floculação por espectrofotometria, modificada pela desfloculação prévia das amostras de vinho e fermento, o que conferiu maior estabilidade nas leituras.

Acidez total titulável, pH e tempo de redução do azul de metileno no fluido ruminal de caprinos mantidos em pastagens artificiais, exclusiva de gramíneas, ou em caatinga

O objetivo deste trabalho foi o de determinar a concentração hidrogeniônica (pH), acidez total titulável e tempo de redução do azul de metileno no fluido ruminal de caprinos com ou sem raça definida, mantidos em pastagens artificiais, exclusivas de gramíneas, ou em caatinga, durante as épocas chuvosa e seca do ano. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, sendo analisado em esquema fatorial 2³ (animais com e sem raça definida, pastagens artificiais e em caatinga, épocas chuvosa e seca do ano). O tipo de pastagem influenciou significativamente (p < 0,05) os valores encontrados para acidez total titulável. em relação ao pH, o tipo de pastagem e época do ano foram significativamente (p < 0,05) os fatores mais incisivos. A atividade microbiana, avaliada através dos parâmetros estudados, foi mais intensa na época das águas e na caatinga em relação à da seca e pastagens artificiais, respectivamente. Na avaliação dos resultados desses testes, deve-se sempre levar em consideração principalmente a época do ano e o tipo de pastagem, sem, no entanto, desprezar o fator raça.