Investigation of the regulation mechanisms for bioplastics production from industrial residues

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

Production of fibrolytic enzymes by Aspergillus japonicus C03 using agro-industrial residues with potential application as additives in animal feed

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

Study of the enthalpy-entropy mechanism from water sorption of orange seeds (C. sinensis cv. Brazilian) for the use of agro-industrial residues as a possible source of vegetable oil production

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

Comparing submerged and solid-state fermentation of agro-industrial residues for the production and characterization of lipase by Trichoderma harzianum

Lipase production by Trichoderma harzianum was evaluated in submerged fermentation (SF) and solid-state fermentation (SSF) using a variety of agro-industrial residues. Cultures in SF showed the highest activity (1.4 U/mL) in medium containing 0.5 % (w/v) yeast extract, 1 % (v/v) olive oil and 2.5 C:N ratio. This paper is the first to report lipase production by T. harzianum in SSF. A 1:2 mixture of castor oil cake and sugarcane bagasse supplemented with 1 % (v/w) olive oil showed the best results among the cultures in SSF (4 U/g ds). Lipolytic activity was stable in a slightly acidic to neutral pH, maintaining 50 % activity after 30 min at 50 C. Eighty percent of the activity remained after 1 h in 25 % (v/v) methanol, ethanol, isopropanol or acetone. Activity was observed with vegetable oils (olive, soybean, corn and sunflower) and long-chain triacylglycerols (triolein), confirming the presence of a true lipase. The results of this study are promising because they demonstrate an enzyme with interesting properties for application in catalysis produced by fermentation at low cost. © 2012 Springer-Verlag and the University of Milan.

Stagnant effective thermal conductivity of agro-industrial residues for solid-state fermentation

The stagnant effective thermal conductivities (K0) of sugar cane bagasse (SCB), wheat bran (WB), orange pulp and peel (OPP) and their combination (weight proportion 1:2:2 SCB/OPP/WB) were obtained using the line heat source method. These solid materials were applied to pectinase production via solid-state fermentation. The moisture content ranged from 4 to 80% (w.b.). A conduction mechanism through the porous media was observed, along with conduction through a liquid film and contact thermal resistance between the samples and the probe. K0 was low for intermediate moisture contents and approached the molecular conductivity of water for high moisture contents. © 2013 Copyright Taylor and Francis Group, LLC.

Heavy Metals Extracted by DTPA and Organic Acids from Soil Amended with Urban or Industrial Residues

Understanding soil responses to the application of urban or industrial residues is necessary. In the current experiment, both sources of residues were applied to the soil surface of a Hapludox soil for 8 years. The four residues studied were biodigested and centrifuged sewage sludge (LB and LC, respectively), steel slag from the metallurgic industry (E), and limed mud from the pulp and cellulose industry (LCal). The residues were applied at 0, 2, 4, and 8 Mg ha(-1) four times from 2002 to 2010 when soybean was cultivated in the summer and lopsided oat and sorghum were cultivated during the winter. The contents of heavy metals were evaluated with diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA) and organic acids. The LB was the residue that increased the contents of soil micronutrients and heavy metals to their greatest levels, although within limits that impair the risks of environmental contamination.

Characterization and thermal behavior of residues from industrial sugarcane processing

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Phenolic compounds from forest industrial by-products

Em Portugal, as indústrias corticeira e de pasta de papel constituem um importante sector económico, contudo, gerando elevadas quantidades de subprodutos. Estes subprodutos poderiam ser explorados em aplicações de alto valor acrescentado, como fonte de compostos fenólicos, por exemplo, em vez de serem apenas queimados para produção de energia. Estes compostos são conhecidos pelas suas inúmeras propriedades, entre as quais, antioxidante, anti-inflamatória e anti-trombótica. Neste estudo as frações fenólicas da maior parte dos subprodutos gerados nas indústrias corticeira e de pasta de papel foram caracterizados em detalhe, com vista à sua valorização. A fração fenólica das cascas de Eucalyptus globulus, E. grandis, E. urograndis e E. maidenii, bem como da cortiça de Quercus suber e resíduos provenientes da sua exploração, nomeadamente, o pó de cortiça e os condensados negros, foi obtida por processos convencionais de extração sólido-líquido. No caso da casca de E. globulus, foi ainda avaliado o potencial de metodologias “verdes” no processo de extração de compostos fenólicos, usando extração com CO2 supercrítico. Esta técnica foi otimizada com recurso a metodologias de superfície de resposta. Na identificação e quantificação dos compostos fenólicos foi usada cromatografia líquida de alta resolução aliada a técnicas de espectrometria de massa. O teor de fenólicos totais foi ainda determinado pelo método de Folin- Ciocalteu, essencialmente para efeitos comparativos. A caracterização da fração fenólica de cada extrato foi ainda complementada com a análise da atividade antioxidante, usando o radical 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH). Foram identificados trinta compostos fenólicos na casca de E. globulus, 17 deles referenciados pela primeira vez como seus constituintes, nomeadamente os ácidos quínico, di-hidroxifenilacétic, cafeico e metil-elágico, bis-hexahidroxidifenoil( HHDP)-glucose, galoil- bis-HHDP-glucose, galoil-HHDPglucose, isoramnetina—hexosídeo, quercetina-hexosídeo, ácido metil-elágicopentosídeo, miricetina-ramnosídeo, isoramnetina-ramnosídeo, mearnsetina, floridzina, mearnsetina-hexosídeo, luteolina e uma proantocianidina B. Neste trabalho, foi estudada pela primeira vez a composição fenólica das cascas de E. grandis, E. urograndis e E. maidenii. Treze, doze e vinte e quatro compostos fenólicos foram identificados nas cascas de E. grandis, E. urograndis e E. maidenii, respetivamente. Entre estes compostos encontram-se os ácidos quínico, gálico, metilgálico, protocatequínico, clorogénico e elágico, catequina, galoil-bis-HHDP-glucose, digaloilglucose, epicatequina, quercetina-glucoronídeo, di-hidroxiisopropilcromona- hexosídeo, isoramnetina-hexosídeo, ácido elágicoramnosídeo, taxifolina, quercetina-hexosídeo, di-hidroxi- (metilpropil)isopropilcromona-hexosídeo, ácido metil-elágico-pentosídeo, miricetina-ramnosídeo, isoramnetina-ramnosídeo, aromadendrina-ramnosídeo, mearnsetina, mearnsetina-hexosídeo, eriodictiol, quercetina, isoramnetina e naringenina. A análise da fração fenólica da cortiça permitiu identificar vinte e dois compostos fenólicos, dez deles referenciados pela primeira vez como seus constituintes, nomeadamente, os ácidos quínico, salicílico, p-hidroxifenillático e metilgálico, ácido carboxílico da brevifolina, eriodictiol, naringenina, um éster isoprenílico do ácido cafeico, isoramnetina-ramnosídeo e isoramnetina. No pó de cortiça industrial foram identificados dezasseis compostos fenólicos, nomeadamente os ácidos quínico, gálico, protocatequínico, cafeico, ferúlico, elágico e metilgálico, esculetina, ácido carboxílico da brevifolina, coniferaldeído, um éster isoprenílico do ácido cafeico, uma dilactona do ácido valoneico, ácido elágico-pentosídeo, ácido elágico-ramnosídeo, isoramnetinaramnosídeo e isoramnetina. Destes, apenas o ácido elágico foi previamente referenciado como componente do pó de cortiça. Do mesmo modo, treze compostos fenólicos foram identificados no condensado negro, doze deles referenciados pela primeira vez como seus constituintes. São eles os ácidos quínico, gálico, p-hidroxifenil-láctico, protocatequínico, p-coumarico, cafeico e elágico, vanilina, esculetina, coniferaldeído, um éster isoprenílico do ácido cafeico e o eriodictiol. A extração supercrítica de compostos fenólicos da casca de eucalipto permitiu não só verificar os parâmetros que afetam a qualidade e quantidade finais dos extratos, como também obter os valores ótimos para estes parâmetros. Esta extração mostrou ainda ser bastante seletiva para determinados grupos de compostos fenólicos, como as flavanonas eriodictiol e naringenina e para o flavonol O-metilado isoramnetina. Este é também o primeiro estudo envolvendo a determinação da atividade antioxidante de extratos da cortiça e dos resíduos da sua exploração, bem como da casca de E. grandis, E. urograndis e E. maidenii. A vasta gama de compostos fenólicos identificados em cada extrato analisado, assim como as prominentes atividades antioxidantes, todas na mesma gama de valores do bem conhecido antioxidante comercial, ácido ascórbico, são claramente um grande contributo para a valorização destes subprodutos industriais.

Total phenolic content and free radical scavenging activities of methanolic extract powders of tropical fruit residues

Methanolic extract powders of acerola, passion fruit and pineapple industrial residues, including pulp, seeds and peel, altogether (except for acerola) devoid of seeds, were screened for antioxidant capacity. The total phenolic contents (TPCs) of the extract powders were compared with their radical-scavenging activities (RSA) against both DPPH(center dot) and superoxide anion (O(2)(center dot-)) radicals, and their protective effect against liposome peroxidation, triggered by peroxyl radical. Lipid peroxidation was followed by the fluorescence decay of the probe, 4,4-difluoro-5-(4-phenyl-1,3-butadienyl)-4-bora-3a,4a-diaza-s-indacene-3-undecanoic acid (C(11)-BODIPY(581/591)). The TPCs of acerola, passion fruit and pineapple extract powders were (94.6 +/- 7.4); (41.2 +/- 4.2) and (9.1 +/- 1.3) mg of gallic acid equivalents g(-1) of dry extract, respectively. Acerola showed the best RSA-DPPH(center dot) scores, whereas passion fruit was more protective on the RSA-O(2)(center dot-) system. Together with the protective effects against lipid peroxidation (rate of BODIPY decay) which, were similar for acerola and passion fruit extracts, these data suggest that the methanolic extracts of acerola and passion fruit residues may be useful as antioxidant supplements, particularly the acerola extract, due to its high phenolic content. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved

Variáveis biométricas da cana-de-açúcar fertilizada com resíduos orgânico e industrial e irrigada com água servida e potável

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Physiochemical analysis and centesimal composition of Pleurotus ostreatus mushroom grown in residues from the Amazon

O presente estudo teve como objetivo avaliar a composição nutricional dos cogumelos produzidos em substratos alternativos à base de resíduos agrícolas e agroindustriais da Amazônia. Determinou-se C, N, pH, umidade, sólidos solúveis, proteína, lipídios, fibra total, cinzas, carboidratos e energia. Os substratos foram formulados a partir de serragem de Simarouba amara Aubl. (marupá), Ochroma piramidale Cav. ex. Lam. (pau de balsa) e do estipe de Bactris gasipaes Kunth (pupunheira) e de Saccharum officinarum (cana-de-açúcar). Os resultados demonstraram que: a composição nutricional do P. ostreatus variou com o substrato de cultivo e; O P. ostreatus pode ser considerado um importante alimento devido suas características nutricionais: altos teores de proteínas, carboidratos metabolizáveis e fibras; baixos teores de lipídios e de calorias.

Análise econômico-energética de utilização de resíduo industrial florestal para geração de energia térmica: um estudo de caso

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Medida da difusividade térmica de um solo incorporado com resíduo industrial de silicato

Pós-graduação em Física - IGCE

DEVELOPMENT OF INTEGRATED BIOPROCESSING TECHNOLOGIES FOR THE PRODUCTION OF PECTIC OLIGOSACCHARIDES (POS) FROM AGRO-PROCESSING RESIDUES

This research deals with the production of pectic oligosaccharides (POS) from agro-industrial residues, with specific focus on development of continuous cross flow enzyme membrane reactor. Pectic oligosaccharides have recently gained attention due to their prebiotic activity. Lack of information on the continuous production of POS from agro-industrial residues formed the basis for the present study. Four residues i.e sugar beet pulp, onion hulls, pressed pumpkin cake and berry pomace were taken to study their pectin content. Based on the presence of higher galacturonic acid and arabinose (both homogalacturonan and rhamnogalacturonan) in sugar beet pulp and galacturonic acid (only homogalacturonan) in onion hulls, further optimization of different extraction methods of pectin (causing minimum damage to pectic chain) from these residues were done. The most suitable extractant for sugar beet pulp and onion hulls were nitric acid and sodium hexametaphosphate respectively. Further the experiments on the continuous production of POS from sugar beet pulp in an enzyme membrane reactor was initiated. Several optimization experiments indicated the optimum enzyme (Viscozyme) as well as feed concentration (25 g/L) to be used for producing POS from sugar beet pulp in an enzyme membrane reactor. The results highlighted that steady state POS production with volumetric and specific productivity of 22g/L/h and 11 g/gE/h respectively could be achieved by continuous cross flow filtration of sugar beet pulp pectic extract over 10 kDa membrane at residence time of 20 min. The POS yield of about 80% could be achieved using above conditions. Also, in this thesis preliminary experiments on the production and characterization of POS from onion hulls were conducted. The results revelaed that the most suitable enzyme for POS production from onion hulls is endo-polygalacturonase M2. The POS produced from onion hulls were present in the form of DP1 -DP10 in substituted as well as unsubstituted forms. This study clearly demonstrates that continuous production of POS from pectin rich sources can be achieved by using cross flow continuous enzyme membrane reactor.