Efeitos de dietas com níveis crescentes de milho no metabolismo ruminal de energia e proteína em bubalinos

Avaliaram-se os efeitos de dietas com níveis crescentes de milho em grão moído (0, 22, 37 e 49% na MS) em substituição ao feno de coast-cross mantendo-se diferentes relações proteína:carboidratos não-fibrosos (PB:CNF = 1,01; 0,39; 0,33 e 0,27) sobre o metabolismo ruminal de búfalos. Utilizaram-se quatro búfalos fistulados no rúmen, mantidos em delineamento quadrado latino 4 × 4, para a coleta de amostras do líquido ruminal, colhidas em cada período experimental (de 28 dias) nos tempos 0, 2, 4 e 8 horas após a alimentação. Em geral, os bubalinos apresentaram boa capacidade tamponante no rúmen, com pH médio alto (6,70) e aumento da ingestão de milho em grão moído. O acréscimo nos níveis de milho na dieta promoveu aumento da produção de ácido butírico. Somente a dieta com 49% de milho promoveu melhor fermentação ruminal, com menor propoção de ácidos acético:propiônico. A relação PB:CNF de 1,01 indica deficiência de energia da dieta disponível para microrganismos no rúmen ao longo do dia, enquanto dietas com PB:CNF entre 0,39 e 0,27 promovem fermentações ruminais semelhantes, o que indica sincronismo na utilização de nitrogênio e energia pelos microrganismos no rúmen nessas condições.

Effects of dietary energy and nitrogen supplements on rumen fermentation and protozoa population in buffalo and zebu cattle

The effects were assessed of two energy sources in concentrate (ground grain corn vs. citrus pulp) and two nitrogen sources (soybean meal vs. urea) on rumen metabolism in four buffaloes and four zebu cattle (Nellore) with rumen cannula and fed in a 4 × 4 Latin square design with feeds containing 60% sugar cane. Energy supplements had no effect on the rumen ammonia concentration in cattle, but ground grain corn promoted higher ammonia level than citrus pulp in buffalo. Urea produced higher ammonia level than soybean meal in both animal species. On average, the buffaloes maintained a lower rumen ammonia concentration (11.7 mg/dL) than the cattle (14.5 mg/dL). Buffaloes had lower production of acetic acid than cattle (58.7 vs. 61.6 mol/100 mol) and higher of propionic acid (27.4 vs. 23.6 mol/100 mol). There was no difference in the butyric acid production between the buffaloes (13.6 mol/100 mol) and cattle (14.8 mol/100 mol) and neither in the total volatile fatty acids concentration (82.5 vs. 83.6 mM, respectively). The energy or nitrogen sources had no effect on rumen protozoa count in either animal species. The zebu cattle had higher rumen protozoa population (8.8 × 10(5)/mL) than the buffaloes (6.1 × 10(5)/mL). The rumen protozoa population differed between the animal species, except for Dasytricha and Charonina. The buffaloes had a lower Entodinium population than the cattle (61.0 vs 84.9%, respectively) and a greater percentage of species belonging to the Diplodiniinae subfamily than the cattle (28.6 vs. 1.4%, respectively). In cattle, ground corn is a better energy source than citrus pulp for use by Entodinium and Diplodiniinae. In the buffaloes, the Entodinium are favored by urea and Diplodiniinae species by soybean meal.

Changes in ruminal fermentation and mineral serum level in animals kept in high temperature environments

In order to evaluate the effect of environmental temperature on ruminal fermentation and on mineral levels of growing ruminants, it was used 12 male calves (initial average weight 82.9 ± 7.7 kg, 100 days of age), were employed in a randomized block design (by weight) experiment, with repeated weight measurement and two environmental temperatures: thermoneutral (24ºC) and heat-stressed (33ºC), during 38 days. The animals exposed to 33ºC presented lower dry matter ingestion, lower T3 (triiodothyronine) serum level, higher ammoniacal nitrogen (NH3-N) level in the rumen liquid, and higher rectal and body temperatures during all the experimental period when compared to the animals kept in thermoneutral environment (24ºC). The animals kept under heat stress environment (33ºC) presented higher calcium serum level, which was the highest on 31st day and the lowest on the 38th day of the experiment; phosphorus level was the lowest during all the experimental period; sodium level was lower on the 17th, 31st and 38th experimental days. Potassium and zinc levels were lower after 24 days; copper level was lower until the 24th day; magnesium level was higher until the 17th day, if compared to the ones from the animals kept in thermoneutral environment (24ºC). The heat-stressed animals presented higher levels of ammoniacal nitrogen in the ruminal liquid and a decrease in the phosphorus, sodium, potassium and zinc serum levels. These results show the necessity of changes on feed management to ruminants in temperatures over the thermal comfort limits so that performance loss is decreased.

Evaluation of elephant grass silage with the addition of cassava scrapings

The objective of this experiment was to evaluate the effects of adding cassava scrapings on gas and effluent losses, dry matter recovery, pH, contents of N-NH3, organic acids and volatile fatty acids and the bromatological composition of elephant grass silages. It was used a randomized complete design, with four levels of cassava scrapings (0, 7, 15 or 30% natural matter) each one with four replications per level. The grass was cut at 50 days of regrowth and ensiled in 15-L silos, equipped with a Bunsen valve to allow gas outflow. The gas losses decreased quadratically with the addition of cassava scrapings, whereas effluent losses decreased linearly. Dry matter recovery increased quadratically with the addition of cassava scrapings. Dry matter (DM) concentration increased but crude protein (CP), neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF) and hemicellulose (HEM) decreased linearly with the addition of cassava scrapings. The pH value and lactic acid concentration increased quadratically with the addition of cassava scrapings. Contents of N-NH3 and butyric acid decreased quadratically with the addition of cassava scrapings, whereas acetic acid content decreased linearly. Addition of cassava scrapings reduced gas and effluent losses and improved the fermentation profile of elephant grass silages and the level of 7% already ensures this improvement.

Effect of an energy-deficient diet on populations of ciliate protozoans in bovine rumen

Ten young rumen-cannulated crossbred steers were randomly divided into two groups: a control group (C; n=4), which was fed a balanced diet for daily weight gain of 900g; and a pronounced energy-deprived group (PED; n=6), receiving 30% less of the required energy for maintenance. After 140 days of these alimentary regimes, rumen fluid and urine samples were collected for biochemical and functional tests, before feeding and at 1, 3, 6, and 9 hours after feeding. The energy-deprivation diet caused a significant reduction in the number of Entodinium, Eodinium, Isotricha, Dasytricha, Eremoplastron, Eudiplodinium, Metadinium, Charonina, Ostracodinium, and Epidinium protozoa. There was no effect of the time of sampling in both groups on the total number of ciliates in rumen fluid. A higher number of protozoan forms in binary division were recorded in the control group, at the 6th and 9th hours after feeding (P<0.019). There was a high positive correlation between the total count of protozoans in rumen fluid and glucose fermentation, ammonia, and urinary allantoin excretion index; and a negative correlation between the total count of protozoa and metilene blue reduction, and a medium correlation between the total count of protozoa and total volatile fatty acids concentration. The determination of the protozoa populations does not imply in the use of complex and hard-to-execute techniques, although it is time consuming and needs practice. This exam particularly helps in clinical expected diagnosis.

Efeitos do teor de carboidratos solúveis sobre as características da silagem de cana-de-açúcar

Objetivou-se quantificar na cana-de-açúcar o teor de carboidratos solúveis (CHOs) que anula a produção de etanol e avaliar os efeitos desses carboidratos sobre o valor nutritivo e outras características fermentativas da silagem de cana-de-açúcar. Utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado com três tratamentos, cada um com quatro repetições. Os tratamentos consistiram da retirada total do caldo da cana-de-açúcar, por meio de prensagem, e de sua reconstituição (0, 50 ou 100%) à cana. No nível de 50% de reconstituição, o caldo foi adicionado à cana juntamente com 50% de água e, no nível 0%, adicionou-se 100% de água à cana. A restituição resultou em concentrações de 41,6; 34,0 e 23,0% de carboidratos solúveis na matéria seca (MS). O material foi ensilado em 12 silos experimentais confeccionados a partir de baldes plásticos. A abertura dos silos foi realizada 85 dias após a ensilagem, quando foram determinados os teores dos ácidos orgânicos e a composição química das silagens. A retirada de carboidratos solúveis da cana-de-açúcar teve efeito linear decrescente sobre os teores de matéria seca, o teor de carboidratos solúveis e a digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS) das silagens, no entanto, ocasionou aumento dos teores de fibra detergente ácido (FDA), fibra detergente neutro (FDN) e lignina. Observou-se efeito linear decrescente da retirada dos carboidratos solúveis sobre os teores de etanol e ácidos lático e butírico e as perdas de matéria seca das silagens. Não se observaram efeitos de tratamentos sobre os dados de estabilidade aeróbia. A produção de etanol seria nula se a cana-de-açúcar contivesse apenas 12,4% de CHOs com base na matéria seca (MS).

Emergência da Bioquímica Interacção das culturas química e biológica

Em primeiro lugar, definiremos o âmbito da disciplina de bioquímica. Veremos assim como, à medida que a química orgânica se tornava na química dos compostos de carbono, houve necessidade de criar um novo ramo de química que se dedicasse, quer ao estudo dos constituintes e processos do organismo a química fisiológica , quer à interacção de diferentes áreas de investigação (química orgânica, fisiologia e biologia). Foi desta convergência que a bioquímica emergiu, nos finais do século XIX. Seguiremos depois o desenvolvimento das ideias e conceitos de fotossíntese, oxidação, respiração e fermentação, cujo esclarecimento forneceu a base química da função celular; e, ainda, como o estudo destes fenómenos da vida foi retardado, quer pela oposição dos químicos à participação de uma entidade biológica a levedura na química da fermentação, quer pelo esquecimento a que Pasteur votou a química, apesar de ter identificado a função da levedura, perdendo a descoberta das enzimas, força vital da fermentação e ponte de ligação entre a química e a biologia. Foi esta interacção entre as culturas química e biológica que permitiu demonstrar a unidade da natureza em todos os aspectos do crescimento celular e funções das plantas, animais e microorganismos. O nosso objectivo é mostrar os esforços desenvolvidos na explicação dos fenómenos biológicos nos organismos vivos e a permeabilidade da biologia, da medicina e da agricultura a conceitos e métodos químicos. No decorrer destes esforços, houve uma complexa e contínua interacção entre química e biologia, na qual se envolveram muitos cientistas de diferente formação.

Superprodução, purificação e caracterização parcial de complexos proteína-polissacáridos inovadores a partir de estirpes de basidiomicetos

O presente trabalho teve como objectivo o estudo de meios de cultura, tendo em vista a superprodução de complexos proteína-polissacáridos, intracelulares e extracelulares, a partir dos basidiomicetos Pleurotus ostreatus e Lentinula edodes. O meio de cultura suplementado com soro de leite apresentou diversas vantagens para a obtenção dessas macromoléculas biológicas, face aos restantes meios analisados, pelo que foi seleccionado para a produção em fermentador de laboratório em regime descontínuo. O crescimento da cultura foi efectuado a 28°C, 200 rpm e durante 10 dias, e as produtividades de complexos proteína-polissacáridos obtidas para o Pleurotus ostreatus foram de 0,008 ± 8,12 x 10-5 g/(L.dia) e de 0,324 ± 0,005 g/(L.dia), para os complexos precipitados a partir da biomassa e do caldo de fermentação, respectivamente. Posteriormente, os complexos intracelulares e extracelulares foram purificados por cromatografia de filtração em gel e parcialmente caracterizados, revelando concentrações de polissacáridos superiores à concentração proteica, pseudo-actividade de superóxido dismutase, e valores de Mr entre 64 e 9 000kDa. As amostras de complexos proteína-polissacáridos foram caracterizadas por HPLC e apresentaram picos de UV e IR com tempos de retenção de aproximadamente 6 e 12 minutos, respectivamente. Após hidrólise ácida, os complexos heteropolissacáridos obtidos apresentaram na sua constituição glucose, ramnose e arabinose. Adicionalmente, a análise dos complexos proteína-polissacáridos por FT-IR revelou bandas de absorção características destas macromoleculas biológicas, designadamente, a 846,5; 1032,3; 1186,4; 1471,0; 1648,8; 2739,6 e 3419,3 cm-1 para o Pleurotus ostreatus e 862,3; 1044,1; 1474,9; 1644,8; 2372,0; 2992,5; e 3415,4 cm-1 para Lentinula edodes.

Produção de bioetanol a partir de um resíduo orgânico proveniente da central de compostagem da LIPOR

Mestrado em Engenharia Química

Diagnóstico ambiental de uma queijaria e proposta de melhorias

O presente trabalho tem como objectivo o diagnóstico ambiental da empresa Lacticinios do Paiva, S.A, a avaliação da água do processo e da ETARI e o estudo da fermentação do soro de queijo com o intuito de produção de bioetanol. No diagnóstico ambiental da empresa, observou-se que 18.227.731 litros de leite usados anualmente geram 5.031 ton/ano de queijo, 7.204 ton/ano de soro de queijo, 74.201 m3/ano de efluente liquido, 14 ton/ano de plástico e 20 ton/ano de cartão. Os principais problemas com necessidade de optimização são a recuperação de água das lavagens, avaliação da produção de biogás no digestor anaeróbio, recuperação do volume de leite que é desperdiçado na produção de queijo fresco de longa duração, avaliação da eficiência energética da empresa, valorização das natas e do soro de queijo. Decidiu-se neste trabalho avaliar a possibilidade de reciclagem das águas de lavagem, avaliar o funcionamento da ETARI face à legislação existente e estudar a possibilidade de valorização do soro de queijo. Na avaliação das águas de processo das lavagens para posterior reciclagem, verifica-se que relativamente ao pH e aos sólidos suspensos não existe problema, podendo encarar-se a hipótese de reciclagem directa. No entanto, no que respeita à carga orgânica das águas de lavagem do sistema de ultrafiltração do queijo fresco de longa duração, constata-se que esta não poderia ser utilizada novamente, uma vez que apresenta valores elevados de CQO. Para a sua reutilização, será necessário remover a CQO, hipótese que se estudou com resultados positivos. Verificou-se que, um tratamento por adsorção em carvão activado precedido de microfiltração, reduz a CQO de forma significativa permitindo admitir a hipótese de reciclagem da água, nomeadamente para as 1ª e 3ª águas de lavagem. As outras águas teriam necessidade de mais tempo de contacto com o carvão activado. No sentido de avaliar o funcionamento da ETARI, foram analisadas várias correntes da mesma, em particular a do efluente final, no que respeita a parâmetros como: pH, Sólidos Suspensos Totais, Carência Química de Oxigénio, Carência Bioquímica de Oxigénio, Turvação, Nitratos, Fósforo Total, Azoto Kjeldalh, Azoto Amoniacal e Cloretos. Observou-se que os valores para o efluente final da ETARI são os seguintes: pH compreendido entre [7,21 – 8,69], SST entre [65,3 – 3110] mg/L, CQO entre [92,5 – 711,5] mg/L, CBO5 entre [58 – 161] mg/L, NO3- entre [10,8 – 106,7] mg/L, fósforo total entre [8,3 – 64,3] mg/L, turvação entre [67,7 – 733,3] FTU e cloretos entre [459,9 – 619,81] mg/L; pode-se dizer que os parâmetros analisados se encontram quase sempre dentro da gama de valores impostos pela Câmara Municipal de Lamego pelo que o efluente pode ser lançado no Colector Municipal de Cambres. Relativamente à fermentação alcoólica do soro de queijo, verifica-se que a levedura Kluyveromyces Marxianus consegue degradar praticamente todo o açúcar presente no permeado produzindo assim uma quantidade razoável de etanol. Quando se utilizou a levedura Saccharomyces Cerevisiae, a produção de etanol foi muito reduzida, como esperado, dado que esta levedura apresenta dificuldades na metabolização da lactose. Constatou-se assim que a melhor levedura para a fermentação do permeado do soro de queijo é a Kluyveromyces Marxianus, estimando-se em 150 mg a produção de etanol por L de soro.

Contribuição para o estudo da influência do dióxido de carbono no processo de biodegradação (reactor fed-batch proporcional)

O reactor “Fed-batch” Proporcional utiliza o aumento de pressão que se verifica no interior do reactor, provocado pela acumulação do dióxido de carbono produzido no decurso da degradação aeróbia de um composto orgânico, para adicionar substrato ao reactor, sendo a alimentação proporcional à velocidade ou taxa de degradação de substrato. Nestas circunstâncias, e pretendendo-se avaliar da fiabilidade daquele tipo de reactor, era necessário verificar se a reacção biológica era perturbada pela acumulação de dióxido de carbono. Assim, o presente trabalho teve por objectivo estudar a influência do dióxido de carbono, dissolvido na solução de fermentação, no crescimento microbiano e no consumo de substrato, através da comparação do funcionamento, em paralelo, de dois reactores “fed-batch”, sendo um proporcional e outro aberto. Constatou-se que os valores das constantes cinéticas, taxa específica de consumo de substrato (qobs) e coeficiente de rendimento celular (Y(X/S)), determinados no reactor “Fed-batch” Proporcional e num reactor “Fed-batch” Aberto, operados em condições equivalentes, eram semelhantes. Os valores da taxa de crescimento específica (μobs) apresentam diferenças mais significativas, no entanto a maioria dos testes estatísticos não-paramétricos aplicados demonstraram que o conjunto de valores de cada reactor pertencem à mesma distribuição. A taxa de consumo de oxigénio (OUR), que reflecte a viabilidade da biomassa, é normalmente superior no reactor “Fed-batch” Aberto. Os resultados obtidos no presente estudo não evidenciaram efeitos inibidores, para a reacção biológica, provocados pelo dióxido de carbono dissolvido, ou pelos iões bicarbonato que se acumulam no reactor “Fed-batch” Proporcional.

Acção antimicrobiana de sobrenadantes mistos S. cereviisiiae /H.. guilliermondii em leveduras não-Saccharomyces

Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Biotecnologia

Produção de álcool etílico utilizando como matérias primas resíduos florestais e agrícolas

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Bioenergia

Produção de biohidrogénio por bactérias a partir de resíduos fermentescíveis

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Leveduras isoladas de produtos frutícolas: Capacidade fermentativa e estudos sobre a H+-ATPase da membrana plasmática

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Biologia(especialidade Microbiologia), pela Universidade Nova de Lisboa,Faculdade de Ciências e Tecnologia