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Orientador: Gil Eduardo Serra Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: Este trabalho avaliou antibióticos utilizados na fermentação alcoólica industrial através do consumo de açúcar por bactérias contaminantes, associado ao crescimento bacteriano. Para a realização dos testes foram utilizadas 6 linhagens de bactérias isoladas de fermentação industrial: Lactobacíllus fermentum, L. plantarum, L. buchneri, Bacillus coagulans, B. megaterium e B. subtilis. As bactérias foram inoculadas em meio de cultivo à base de glicose e submetidas à dosagem recomendada dos antibióticos, e também ao dobro e à metade, para cada um dos dois produtos testados: Biopen 450®, que tem penicilina como princípio ativo, e Kamoran WP®, cujo principio ativo é a monensina. As amostras para análises foram retiradas nos tempos O, 6, 24 e 48 horas de ensaio e submetidas aos seguintes testes: contagem de microrganismos, concentração de glicose e pH. Nenhuma das dosagens utilizadas dos dois antibióticos permitiu o crescimento bacteriano ou detecção do consumo de glicose durante as 48 horas de ensaio. O crescimento bacteriano e o consumo de glicose só puderam ser observados para os tratamentos controle. A relação consumo de açúcar/crescimento celular apresentou diferenças consideráveis entre as cepas e foi determinada como 1,61 a 4,97 e 1,01 a 1,56 g/ciclo logarítmico para os Bacillus e Lactobacillus, respectivamente. Mesmo as menores dosagens estudadas dos dois produtos reduziram as populações nas primeiras seis horas de ensaio. Porém, houve sinais de crescimento ao final do ensaio (48 horas) para quatro das seis bactérias estudadas nas fermentações com o produto à base de penicilina (Biopen), pelo menos nas menores dosagens. Este fato pode estar associado à resistência bacteriana, já que a penicilina vem sendo utilizada pela indústria alcooleira desde a década de 50. Em geral, o produto Biopen atuou mais rapidamente na redução das populações enquanto que o produto Kamoran foi mais eficiente em tratamento prolongado Abstract: This work analyses antibiotics used in alcohol industrial fermentation through the consumption of sugar by contaminating bacteria, associated with bacterial growth. Six strains of isolated industrial fermentation bacteria were used in the experiments: Lactobacillus fermentum, L. plantarum, L. buchneri, Bacillus coagulans, B. megaterium and B. subtilis. These bacteria were innoculated in a glucose based defined broth medium and submitted to the recommended concentration. They were also submitted to double and half the recommended concentration, for each of the two tested products: Biopen 450@, which has penicilin as the active principie, and Kamoran WP®, whose active principie is monensin. The samples for the analyses were harvested in O, 6, 24 and 48 hours assay time and submitted to the following tests: counting of microorganisms, and assessing the concentration of glucose and the pH level. None of the utilized concentrations permitted bacterial growth or the determination of glucose consumption during the 48 assay hours. The bacterial growth and glucose consumption could only be observed in the control treatments. The ratio glucose consumption cellular growth presented considerable differences between the six bacterial strains and was determined from 1.61 to 4.97, and from 1.01 to 1.56 logarithm grams/cycle, for the Bacillus and Lactobacillus, respectively. Even in the smaller doses of the two products studied the bacterial population was reduced in the first six assay hours. However, there were signs of growth at the end of the assay (48 hours) for four of the six bacteria used, in the fermentation using the penicilin based product (Biopen), at least in the smaller concentrations. This fact could be associated with bacterial resistance, since penicilin has been used by the alcohol industry from the 1950s. In general, the product Biopen acted more rapidly in reducing the bacterial population, while the product Kamoran was more efficient in a prolonged treatment Mestrado Mestre em Tecnologia de Alimentos

Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Rubens Maciel Filho Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: O uso de substratos alternativos em fermentações biotecnológicas é uma alternativa viável em substituição àqueles provenientes de fontes não-renováveis. O melaço é um exemplo e pode ser usado para produzir L-ácido láctico o qual tem se mostrado promissor na síntese de poli-L-ácido láctico (PLLA) para aplicação na área médica. Para este trabalho, três bactérias produtoras de L-ácido láctico e consumidoras de melaço foram selecionadas na literatura para ensaios em shaker: Lactobacillus (L.) rhamnosus ATCC 7469, L. rhamnosus ATCC 10863 e L. delbrueckii ATCC 9649. Por meio de um planejamento fatorial 23 do tipo estrela, foi selecionada a bactéria que mais produziu L-ácido láctico, a L. rhamnosus ATCC 10863 com produção de 16,5 g/L. As condições de operação foram temperatura de 43? C e concentração de sacarose (açúcar com maior porcentagem no melaço) e de extrato de levedura de 27,6 g/L e 3,0 g/L, respectivamente. O comportamento dos açúcares mostrou que a glicose e frutose foram praticamente totalmente consumidos, enquanto a sacarose foi pouco consumida. Em biorreator, aquela mesma cepa com as condições de operação mencionadas, além de pH 5,0, foi usada em dois processos fermentativos de batelada alimentada (processos 1 e 2) e dois de batelada (processos 3 e 4) com o melaço sem pré-tratamento (virgem). Dentre estes processos, a sacarose ainda foi pouco convertida, atingindo no máximo 22,5 % no processo de batelada alimentada 1. Neste mesmo processo, o máximo de frutose foi convertido, 98,4%, e o máximo de conversão da glicose foi no processo de batelada 4, 91,7 %. O pico máximo de L-ácido láctico produzido foi no processo de batelada alimentada 2, 22,0 g/L. Logo, posteriormente, foi realizado outro processo fermentativo de batelada (processo 5) com pré-tratamento do melaço, a hidrólise da sacarose em glicose e frutose utilizando a enzima invertase, resultando em praticamente 100 %. No processo fermentativo 5, a glicose foi convertida em 98,2 % e a frutose em 99,3 % e foram gerados 35,5 g/L de ácido láctico (pico máximo). A produtividade máxima foi de 2,0 g/Lh, o crescimento da biomassa foi de 5,0 g/L, o rendimento foi de 97,5 % e foram detectados 98,5 % do isômero L(+) do ácido láctico no caldo da fermentação ao final do processo. Portanto, este processo foi identificado como o "ótimo" deste trabalho. Em seguida, o processo de separação do L-ácido láctico foi feito no equipamento de cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) com coletor de frações. Foi usada a coluna semi-preparativa ZORBAX Eclipse XDB-C18 para separar o L-ácido láctico de todos os outros componentes restantes no caldo da fermentação, porém o ácido acético presente na solução enzimática anteriormente usada foi também coletado no mesmo tempo. Após, foi usada a coluna analítica Aminex HPX-87H que isolou e coletou o L-ácido láctico, obtendo 11 ml de solução de fase móvel e ácido diluído, com taxa de recuperação de 53,0 %. A título de demonstração de viabilidade de uso desta técnica para separar o L-ácido láctico proveniente de fermentação, esta metodologia foi válida Abstract: The use of alternative substrates in biotechnological fermentations is a viable alternative to substitute those derived from non-renewable sources. The molasses is an example and can be used to produce L-lactic acid that has shown to be promising to produce poly-L-lactic acid (PLLA) for application in medical field. For this work, three L-lactic acid producing bacteria and also molasses consumers were selected from literature for shaker trials: Lactobacillus (L.) rhamnosus ATCC 7469, L. rhamnosus ATCC 10863 and L. delbrueckii ATCC 9649. Through a star configuration 23 experimental planning, the bacterium that produced more L-lactic acid was selected, which was the L. rhamnosus ATCC 10863, producing 16.5 g/L. The operation conditions were 43? C as temperature and concentrations of 27.6 g/L of sucrose (sugar with higher percentage at molasses) and 3.0 g/L of yeast extract, respectively. The sugars behavior showed that glucose and fructose were basically completely consumed while sucrose was barely consumed. At bioreactor, that bacterium with the operation conditions just mentioned, besides the pH 5.0, was used at two fed batch fermentation processes (processes 1 and 2) and two batch fermentation processes (processes 3 and 4) with the molasses without pre-treatment (virgin). Among these processes, the sucrose was still scarcely consumed, reaching the maximum of 22.5 % at fed batch process 1. At this same process, the maximum of fructose was converted, 98.4 %, and the maximum of glucose converted was at batch process 4, 91.7 %, The maximum peak of L-lactic acid produced was at fed batch process 2, 22.0 g/L. Thus, after, it was performed another batch fermentation process (process 5) with molasses pre-treatment, the sucrose hydrolysis into glucose and fructose using the enzyme invertase, resulting in 100 %. At fermentative process 5, the glucose was converted in 98.2 % and fructose in 99.3 %, generating 35.5 g/L of L-lactic acid (maximum peak). The maximum productivity was 2.0 g/Lh, the biomass growth was 5.0 g/L, the yield was 97.5 % and it was detected 98.5 % of the isomer L(+) of lactic acid at fermentation broth at the end of process. Therefore, this process was identified as the "optimum" of this work. Afterwards, the L-lactic acid separation process was done at the high performance liquid chromatography (HPLC) equipment with fraction collector. It was used the semi-preparative column ZORBAX Eclipse XDB-C18 to separate the L-lactic acid from all components remained at fermentation broth, but the acetic acid at the enzymatic solution previously used was collected at the same time. Subsequently, it was used the analytical column Aminex HPX-87H that isolated and collected the L-lactic acid, obtaining 11 mL of solution of mobile phase and diluted acid, with recovery rate of 53.0 %. Intending to demonstrate the viability of use of this technique to separate L-lactic acid from fermentation, this methodology was valid Doutorado Desenvolvimento de Processos Químicos Doutora em Engenharia Química FAPESP 2011/11742-2 CNPQ

Orientador: Ranulfo Monte Alegre Dissertação (mestrado) - Universidade Estsadual de Cam,pinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: O interesse pela produção de ácido láctico tem crescido fortemente nos últimos anos desde a descoberta das propriedades de seus polímeros, os que apresentam caraterísticas de biodegradabilidade e biocompatibilidade; e sua aplicação como solvente ¿verde¿ ou ambientalmente saudável para os processos de misturas de solventes na indústria química. Dado o potencial econômico do ácido láctico, são necessários processos mais eficazes para sua síntese e redução dos custos de produção. Este trabalho visou aperfeiçoar o processo de produção fermentativa do ácido láctico, determinando formulações do meio de cultura que auxiliarão no desenvolvimento de tecnologias competitivas de produção. Além disso, esse trabalho propõe a utilização de matérias-primas de baixo custo e grande disponibilidade no mercado brasileiro como por exemplo melaço de cana e água de maceração de milho. A espécie selecionada para o estudo foi Lactobacillus delbrueckii, duas linhagens foram estudadas, selecionando-se a que apresentou maior velocidade de crescimento e produção de ácido láctico no meio de cultura padrão. O estudo de otimização da produção de ácido láctico foi realizado utilizando a estratégia de planejamentos experimentais. O uso de melaço de cana e água de maceração de milho como fonte de carbono e nitrogênio, em concentração de 240 gL-1 e 14 gL-1 respectivamente, possibilitou produtividade de até 57,17 gL-1 após 96 horas, com eficiência de 82% (gramas de ácido láctico produzido / grama de substrato utilizado) Abstract: The interest in lactic acid has grown strongly in the last years since the discovery of its properties of application in production of biodegradable and biocompatible polylactate polymers and their application as "green solvent¿ or ¿safety solvent¿ to processes of mixtures of solvents in the chemical industry. Considering the commercial potential of lactic acid, more efficient processes are needed for its synthesis, reducing costs of production and turning its industrial application more atractive, as its cost still prevents it from being used in some areas. This work aimed at improving the process of fermentative lactic acid production, determining formulations that will help develop competitive technologies of production. Furthermore, the use of low cost raw materials, easily available on the brazilian market, such as sugarcane molasses and corn steep liquor is proposed. The species selected for the study was Lactobacillus delbrueckii, two strains were studied, Lactobacillus delbrueckii spp. bulgaricus, shown the greatest growth speed and lactic acid production in the standard culture medium. The optimization study of lactic acid production was performed using the strategy of experimental design, using sugarcane molasses as a carbon source and corn steep liquor as a nitrogen source allowed a productivity of up to 57,17 gL-1 after 96 hours, with 82% lactic acid yield efficiency (g lactic acid produced / g substrate utilized) using an initial concentration of 240 gL-1 and 14 gL-1 of sugarcane molasses and corn steep liquor respectively Mestrado Engenharia de Alimentos Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Aline Carvalho da Costa, Jaciane Lutz Ienczak Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: O bioetanol de 1° geração (proveniente do melaço e caldo de cana-de-açúcar) possui processo fermentativo consolidado no Brasil. O processo Melle Boinot é caracterizado pela utilização de alta densidade e reuso celular e tratamento ácido. Essas estratégias têm como resultado baixo tempo de fermentação e alto rendimento de etanol, entretanto, um problema associado é a contaminação bacteriana. Bactérias do gênero Lactobacillus são os principais contaminantes das destilarias brasileiras e em concentrações superiores à 108 UFC/mL pode resultar na perda de 1 à 5 % na eficiência fermentativa. A aplicação das estratégias do processo 1G na produção de bioetanol de segunda geração (2G) (obtido à partir de biomassa lignocelulósica) pode resultar no incremento da conversão de xilose em bioetanol, contudo, espera-se que a contaminação bacteriana seja um problema associado a esse processo. Nesse trabalho, o efeito da contaminação por L. fermentum I2 sobre o processo fermentativo de S. passalidarum NRRLY-27907 foi estudado em fermentações em batelada alimentada com alta densidade e reuso celular e tratamento ácido em meio composto por glicose e xilose. Na ausência da levedura, L. fermentum I2 foi capaz de consumir glicose e xilose em meio Man, Rogosa e Sharpe (MRS) + xilose (com aminoácidos e vitaminas), mas não foi capaz de consumir açúcares em meio sintético (composto por glicose, xilose, ureia e sais). Em co-cultura com S. passalidarum, essa bactéria foi capaz de persistir no processo em concentração de 108 UFC/mL e produzir ácidos orgânicos, porém não se verificou a presença de floculação e perda de viabilidade da levedura. Em relação aos parâmetros fermentativos de S. passalidarum NRRL Y-27907, verificou-se que a presença da bactéria impactou apenas o consumo de xilose, sendo que tanto em cultura pura (S. passalidarum) como co-cultura (S. passalidarum e L. fermentum) a produção máxima de etanol foi equivalente à 21 g.L-1 com produtividade volumétrica de 0,65 a 0,70 g.L-1.h-1. Embora se tenha baixo efeito sobre os parâmetros fermentativos, a análise de secretoma demonstrou uma possível alteração no perfil de proteínas secretadas pela S. passalidarum na presença da bactéria Abstract: First generation bioethanol (1G) (from sugarcane juice and molasses) has a consolidated fermentation process in Brazil. Melle Boinot process is characterized by high cell density, cell recycle and H2SO4 yeast-cream treatment. These strategies result in a very short of the fermentation and high bioethanol production, however, are associated with bacterial contamination problems. Lactobacillus genus are the main bacteria isolated from tanks of Brazilian mills and in concentrations up to 108 CFU/mL results in the decrease of the 1-5 % of the volumetric ethanol yield. The use of the 1G strategies in second generation bioethanol production (2G) (from lignocellulosic biomass) may be an option to increase the conversion of the xylose into ethanol, but the bacterial contaminations can be a problem of this process. In this work, the effect of the bacterial contamination with L. fermentum I2 on the ethanol production by S. passalidarum NRRL Y-27907 was studied in fed-batch fermentations with high cell density, cell recycle and H2SO4 yeast-cream treatment using glucose and xylose based synthetic broth. Without the yeast, L. fermentum I2 was able to consume glucose and xylose simultaneously in Man, Rogosa and Sharpe (MRS) + xylose broth (with amino acids and vitamins), but was not able to consume sugars in glucose and xylose based synthetic broth (composed by glucose, xylose, urea and salts). In co-culture with S. passalidarum NRRL Y-27907, this bacteria was able to persist in the fermentation with concentration of the 108 CFU/ mL and produce organic acids but was not verified a decrease in viability and flocculation of the yeast.. The presence of the L. fermentum I2 affected only the xylose consumption by S. passalidarum, with maximum ethanol title equal to 21 g.L-1 and ethanol volumetric productivity varied from 0.65 to 0.70 g.L-1. Though the effect of the contamination about the fermentative parameters of S. passalidarum was lower, the secretome study showed alteration in protein profile secreted by S. passalidarum in the presence of the bacteria Mestrado Engenharia Química Mestra em Engenharia Química CNPQ 132142/2017-1 FAPESP 2017/04997-0; 2016/06142-0

Os grãos de kefir são caracterizados por uma matriz exopolissacarídica na qual se insere uma complexa comunidade de bactérias e leveduras. A atividade destes micro-organismos caracteriza os grãos de kefir e as bebidas por eles fermentadas, apresentando assim diversas aplicações para a indústria de alimentos. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade microbiológica e físico-química de kefir; a atividade biológica da bebida, de Lactobacillus spp. isolados de diferentes grãos e de exopolissacarídeos. Nos grãos de kefir de leite e de água açucarada, as bactérias e leveduras se apresentaram distribuídas na superfície e no interior dos mesmos. As amostras de kefir de leite possuem contagem de BAL superior a 107UFC/mL durante os 28 dias de armazenamento e apresentaram composição química conforme preconizado pela legislação. De modo geral, as amostras de kefir de água possuem contagem de BAL superior a 107UFC/mL, diminuindo durante o armazenamento com 28 dias. As bebidas apresentam atividade antagonista, in vitro, contra Escherichia coli (ATCC 25922), Enterococcus faecalis (ATCC 19433), Listeria monocytogenes (ATCC15313), Shigella flexneri (ATCC 12022), Staphylococcus aureus (ATCC 29213) e Salmonella enterica sorovar Typhimurium (ATCC14028), em ágar MRS. A produção de EPS foi verificada em diferentes condições de crescimento por Lactobacillus spp. e extraídos diretamente de grãos de kefir de leite ou água açucarada. Estes possuem composição química e organização estrutural primária diversa. Lactobacillus spp. isolados de grãos de kefir são capazes de antagonizar a invasão, mas não a adesão de S. Enteritidis in vitro, evidenciando potenciais propriedades probióticas. EPS produzidos por lactobacilos isolados de grãos de kefir e extraídos de grãos de kefir de água açucarada e de leite são capazes de exercer um efeito antagônico in vitro contra a adesão de Salmonella em células Caco-2/TC-7. A análise de metatranscriptômica mostrou que as espécies bacterianas mais ativas no kefir de leite de Curitiba (KLCU) foram L. mesenteroides (61,93%), L. kefiranofaciens (3,86%), Yarrowia lipolytica (9,43%) e Saccharomyces cerevisiae (9,43%); de Salvador (KLSA) L. mesenteroides (41,65%), L. kefiranofaciens (20,78%), Yarrowia lipolytica (10,21%) e Saccharomyces cerevisiae (1,70%); no kefir de água de Curitiba (KACU) Oenococcus kitaharae (12,76%), Gluconobacter oxydans (7,77%) e Saccharomyces cerevisiae (66,45%); de Salvador (KASA), Oenococcus kitaharae (14,69%), Gluconobacter oxydans (4,42%) e Saccharomyces cerevisiae (72,9%). Genes transcritos da enzima glicosiltransferase, envolvida na síntese de homopolissácarideo de glicose, foram encontrados nas amostras KACU e KASA. Enquanto os genes transcritos das enzimas β-galactosidase, fosfoglucomutase, UDP-glicose pirofosforilase, galactose-4-epimerase e UDP-galactose-4-epimerase, envolvidas na síntese de hetepolissacarideo de glicose e galactose, foram encontrados nas amostras KLCU e KLSA. Palavras chave: Kefir, lactobacilos, exopolissacarídeos, caracterização Kefir grains are characterized by an exopolysaccharide matrix in which is inserted a complex community of bacteria and yeast. The activity of these microorganisms characterizes kefir grains and drinks they ferment, presenting, in that manner, several applications for the food industry. Thus, the objective of this study was to evaluate the microbiological quality and physicochemical properties of kefir; the biological activity of the beverage and of Lactobacillus spp. isolated from different grains and exopolysaccharides. In milk and water kefir, bacteria and yeasts are distributed on the surface and inside its grain. Milk kefir samples have LAB count greater than 107 CFU/mL during 28 days of storage and showed chemical composition in accordance with national and international legislations. In general, water kefir samples have LAB counts above 107 CFU/mL. However, this may decrease during 28 days’ storage. Beverages show antagonistic activity in vitro against Escherichia coli (ATCC 25922), Enterococcus faecalis (ATCC 19433), Listeria monocytogenes (ATCC15313), Shigella flexneri (ATCC 12022), Staphylococcus aureus (ATCC 29213) and Salmonella enterica sorovar Typhimurium (ATCC14028) in MRS agar. The production of EPS was observed in different growth conditions of Lactobacillus spp. and was directly extracted from milk or water kefir grains. These EPS have a diverse chemical composition and primary structural organization. Lactobacillus spp. isolated from kefir grains are capable of antagonizing the invasion but not the adhesion of S. Enteritidis in vitro, indicating potential probiotic properties. EPS produced by lactobacilli isolated from kefir grains and extracted from water and milk kefir grains are able to exert an antagonistic effect in vitro against Salmonella adhesion to Caco2 cells/TC-7. The metatranscriptômica analysis showed that the most active bacterial species in Curitiba milk kefir (KLCU) were L. mesenteroides (61,93%), L kefiranofaciens (3,86%), Yarrowia lipolytica (9,43%) and Saccharomyces cerevisiae (3,41%); Salvador (KLSA) L. mesenteroides (4,65%), L. kefiranofaciens (20,78%), Yarrowia lipolytica (10.21%) and Saccharomyces cerevisiae (1,70%); the water kefir Curitiba (KACU) Oenococcus kitaharae (12,76%), Gluconobacter oxydans (7,77%) and Saccharomyces cerevisiae (66,45%); Salvador (KASA), Oenococcus kitaharae (14,69%), Gluconobacter oxydans (4,42%) and Saccharomyces cerevisiae (72,9%). Transcribed genes of glycosyltransferase enzyme involved in the synthesis of glucose homopolysaccharide were found in KACU and KASA samples. While transcribed genes of β- galactosidase enzymes, phosphoglucomutase, UDP-glucose pyrophosphorylase, galactose-4-epimerase and UDP-galactose-4-epimerase involved in the synthesis hetepolissacarideo glucose and galactose, were found in KLCU and KLSA samples. Keywords: Kefir, lactobacilli, exopolysaccharides, characterization

Made available in DSpace on 2014-11-10T11:09:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-04-10Bitstream added on 2014-11-10T11:58:42Z : No. of bitstreams: 1 000789730.pdf: 1573858 bytes, checksum: 593f15506319d381bde23a483911a173 (MD5) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) O ácido lático é um ácido orgânico amplamente utilizado em vários setores da indústria mas atualmente tem recebido grande atração uma vez que pode ser usado na produção de plásticos renováveis e biodegradáveis a partir do ácido polilático (PLA). Além disso, por serem biorreabsorvíveis, os biopolímeros de PLA podem ser empregados na medicina, na regeneração de tecidos, suturas, fixações de fraturas, reposição óssea, reparo de cartilagem, fixação de ligamentos e implantes. Neste trabalho foram analisadas três fontes de carbono (sacarose PA, caldo de cana e soro de queijo) e quatro fontes de nitrogênio (água de maceração de milho – AMM, autolisado de levedura, extrato de levedura e farinha de algodão – Pro-floo®) para a produção de L(+)-ácido lático utilizando-se o micro-organismo Lactobacillus casei Ke11. Para isto foi utilizado delineamento inteiramente casualizado, em esquema fatorial 3x4, com quatro repetições. Os dados obtidos foram então submetidos à análise de variância pelo teste F e as médias foram comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. Quando a sacarose foi suplementada com extrato de levedura foram obtidos ótimos valores para produção de L(+)-ácido lático e rendimento (87,09 g/L e 88%, respectivamente). O Planejamento de Plackett-Burman foi realizado com as variáveis sacarose, extrato de levedura, porcentagem de inóculo, fosfato de potássio, sulfato de magnésio, sulfato de manganês, acetato de sódio, citrato e Tween 80. As variáveis que tiveram efeito significativo na produção de L(+)-ácido lático foram o extrato de levedura, a porcentagem de inoculo e o Tween 80. Um delineamento composto central rotacional (DCCR) foi realizado, utilizando essas três variáveis significativas e a sacarose, com a qual foi possível concluir, pelas análises das superfícies de resposta, que para a obtenção de maior concentração de L(+)-ácido lático e menor concentração... The lactic acid is a organic acid widely used in various industry sectors but currenty has received great interest since it can be used in the production of renewable and biodegradable plastics made from polylactic (PLA). Moreover, it can be bioresorbable, PLA biopolymers can be used in medicine, tissue regeneration, sutures, fixation of fractures, bone replacement, repair cartilage, ligament fixation and implants. In this paper three carbon sources (sucrose PA, sugarcane juice and cheese whey) and four nitrogen sources (corn steep liquor – CSL, yeast autolyzade, yeast extract and cottonseed meal -Pro-floo®) were analyzed for the L(+)- lactic acid production by Lactobacillus casei Ke11. A completely randomized design was used in 3x4 factorial with four replications. The results were then subjected to analysis of variance by F test and the means were compared by Tukey test at 5% probability. When the sucrose and yeast extract were used great results of L(+)-lactic acid production and yield were obtained (87,09 g/L and 88%, respectively). The Plackett-Burman planning was performed with the variables sucrose, yeast extract, percentage of inoculum, potassium phosphate, magnesium sulfate, manganese sulfate, sodium acetate, citrate and Tween 80. Tha variables that increase the L(+)-lactic acid production were the yeast extract, percentage of inoculum and Tween 80. A rotational central composite experimental design (DCCR) was made by using these three significant variables and sucrose, then is possible to conclude by observing the response surfaces that to obtain a greater amount of L(+)-lactic acid production and a smaller amount of residual sucrose the parameters of sucrose, yeast extract and percentage of inoculum should be 120 g/L, 40 g/L and 10%, respectively. The validation of the optimized medium was carried out in a shaker fermentation and the values obtained were: 112, g/L of L(+)-lactic acid production, 4,76 g/L/h of productivity and... FAPESP: 11/16575-7

FACEPE Os Lactobacillus são encontrados compondo grande parte da população contaminante do processo de produção de bioetanol e consomem os nutrientes do meio destinados a levedura. Para controlar o crescimento bacteriano, são utilizados ácido sulfúrico e antimicrobianos. Lactobacillus vini é um dos principais contaminantes nas destilarias do Nordeste Brasileiro e possui escassas informações na literatura. Dados da anotação,realizada com o RAST, dos genomas de L. vini disponíveis no NCBI indicaram a presença de ORFs sugestivas de β-lactamases. As ORFs e seu ambiente genético foram caracterizado in silico com as ferramentas ORFfinder, Swiss-Model, TMHMM e pI/MW. Novos isolados foram obtidos na safra 2012-2013. Amostras de mosto fermentado das destilarias Japungu e Miriri foram submetidas a uma pré-selecão para drogas industriais e destas a drogas de maior potência. Duas ORFs foram encontradas. A primeira sugestiva de metalo β-lactamases e a segunda de serino β-lactamase. Os dados da caracterização destas ORFs sugerem que in vivo exerçam a função de Ribonuclease e PBP, respectivamente. Dos isolamentos seis espécies foram obtidas, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei, Lactobacillus amylovorus, Lactobacillus vini e Enterococcus faecalis. Dos L. vini obtidos apenas um foi resistente a Doxiciclina e transferiu por conjugação este fenótipo a E. faecalis ATCC 29212. Concluímos que não há genes de β-lactamases intrínsecas nos genomas de L. vini, e sugerimos que possui genes de resistência a Doxiclina mobilizáveis por plasmídios. The Lactobacillus are found representing most of the contaminating population of the bioethanol production process and consume the nutrients of the medium for yeast. To control bacterial growth , sulfuric acid and antimicrobials are utilized. Lactobacillus vini is one of the main contaminants in the Brazilian Northeast distilleries and has few information in the literature . Annotation data, performed with RAST, of the L. vini genome available on the NCBI indicated the presence of ORFs suggestive of β-lactamases. The ORFs and their genetic environment were characterized in silico with tools ORFfinder, Swiss -Model , TMHMM and pI/MW. New isolates were obtained from the 2012-2013 harvest. Samples of fermented mash from distilleries Japungu and Miriri were subjected to a pre-selection for the industrial drugs and these to drugs with greater potency. Two ORFs were found. The first suggestive of metallo β - lactamases and the second a serine β - lactamase . The characterization data of these ORFs suggest that in vivo perform the function of Ribonuclease and PBP , respectively. The isolates obtained were of six species ,Lactobacillus fermentum , Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei, Lactobacillus amylovorus, Lactobacillus vini and Enterococcus faecalis. Only one of the L. vini obtained was resistant to Doxycycline and transferred by conjugation this phenotype to E. faecalis ATCC 29212. We conclude that there is no intrinsic genes of β - lactamases in the genomes of L. vini, and suggested that there is genes of resistance to Doxycycline mobilized by plasmids.

Made available in DSpace on 2014-11-10T11:09:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-02-21Bitstream added on 2014-11-10T11:58:41Z : No. of bitstreams: 1 000789737.pdf: 1804192 bytes, checksum: fa484a25d9a190305e09f0aa9e1e7ae6 (MD5) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) O presente trabalho apresenta um estudo sobre a produção de L(+) ácido lático por Lactobacillus rhamnosus B 103 utilizando diversas estratégias fermentativas com o objetivo de aumentar a produção. Foram também realizados estudos sobre o processo de purificação do ácido em questão. Foi utilizado o meio otimizado, essencialmente composto por resíduos da agroindústria: 60,00 g/L de lactose de soro de queijo (90,00 g/L de açúcares redutores totais), 45,00 mL/L de água de maceração de milho, 1,00 mL/L de Tween 80 e 0,075 g/L de sulfato de manganês. Foram realizados 4 tipos de fermentações em batelada: batelada simples, batelada alimentada por fluxo constante, batelada alimentada por pulso e batelada alimentada por pH-stat. Foram estudados os parâmetros cinéticos, de produção e produtividade. A fermentação com melhores resultados foi a batelada alimentada por pH stat, quando o meio de alimentação foi composto exclusivamente por resíduos da agroindústria (soro de queijo e água de maceração de milho). A produção foi de 143,70 g/L e a produtividade, para ácido lático, em 24, 48 e 96 horas foram 2,70; 2,25 e 1,49 g/L/h respectivamente. Para a fermentação em batelada a produção foi de 57,00 g/L, para a batelada alimentada por pulso foi de 98,90 g/L e para a batelada alimentada com fluxo constante foi de 80,45 g/L. Para a extração e purificação do ácido lático foram realizados estudos utilizando carvão ativado, troca iônica, nanofiltração e filtração à vácuo utilizando carvão ativado e celite. A dupla filtração à vácuo utilizando carvão ativado e celite apresentou melhor recuperação de ácido lático (71%), relação açúcares redutores/ácido lático de 0,5% e 100% de remoção de proteínas This work presents study of production of L(+) lactic acid by Lactobacillus rhamnosus B 103 using different fermentative strategies with the aim of increase the production by fed batch fermentation. The study about the purification process of the lactic acid was also made. Optimized medium used was essentially composed of agribusiness residues: 60,00 g/L of lactose from whey (90,00 g/L of total reducing sugars), 45,00 mL/L of corn steep liquor, 1,00 mL/L of Tween 80 and 0,075 g/L of manganese sulfate. Four different kinds of batch fermentation were made: simple batch, constant feed rate fedbatch, pulse fed-batch and pH stat. The kinetic parameters of production and productivity were investigated during this study too. The best fermentation was the pH stat with feed medium containing only whey and corn steep liquor. The production was 143,70 g/L and the productivity for lactic acid in 24, 48 and 96 hours were 2,70; 2,25 and 1,49 g/L/h respectively. For the batch process the production was 57,00 g/L, for pulse fed-batch was 98,90 g/L and for constant feed fed-batch was 80,45 g/L. For extraction and purification of lactic acid different process were studied too: activated carbon, ion exchange, ultrafiltration, nanofiltration and vacuum filtration using activated carbon and celite. The double vacuum filtration using activated carbon and celite was the best process with recovery of lactic acid of 71%, lactic acid and reducing sugars relation of 0,5% and 100% of protein remotion FAPESP: 11/15805-9

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-07-12Bitstream added on 2014-06-13T20:04:40Z : No. of bitstreams: 1 lopes_ar_dr_rcla.pdf: 654040 bytes, checksum: 8b223d2e944ffb5c0f3732e698c63cbc (MD5) Neste trabalho avaliou-se a produção de ácido lático por bactérias isoladas de alimentos deteriorados e da agroindústria. As cepas foram isoladas e purificadas pela técnica de diluição seriada e plaqueamento por superfície, utilizando solução salina e meio MRS sólido com adição de actidiona 0,5% e CaCO3 0,3%, respectivamente. As fermentações foram conduzidas em frascos do tipo Schott, em meios MRS e MRS modificado com 40% de glicose, com e sem ajuste do pH, a temperatura de 35°C ± 2°C por 96h. O inoculo foi padronizado a O.D. de 0,08 a 0,1, 625nm. Durante as fermentações foram avaliados o consumo da glicose (g.L-1), o crescimento microbiano (UFC.mL-1), a produção de ácido lático (g.L-1), o rendimento (YP/S) % e a produtividade (g/L.h-1). As análises de quantificação do ácido lático foram realizadas por Lactímetro® e por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). A maior produção de ácido lático (15,60 g.L-1) foi obtida pela Cepa 22 em MRS modificado com um rendimento (YP/S) de 39,0 % e produtividade de 0,41 g/L.h-1. Nas fermentações em biorreator a maior produção de ácido lático (18,23 g.L-1) foi obtida pela Cepa 16 em MRS com um rendimento (YP/S) de 91,13 % e produtividade de 3,31 g/L.h-1. As cepas 16 e 22 foram identificadas como gênero Enterococcus This work evaluated lactic acid production by isolated bacteria from spoiled food and agroindustry. Strains were isolated and purificated by serial dilution in sterile saline solution and platings in MRS agar with 0.5% actidione and 0.3% of CaCO3. Fermentations were performed in MRS media and MRS modified media with glucose 40%, with and without pH adjustment at temperature 35°C ± 2°C for 96h. The inoculum was standardized OD 0.08 to 0.1 at 625nm. The consumption of glucose (g.L-1), microbial growth (CFU. mL-1), lactic acid production (g.L-1), yield (YP/S)% and productivity (g/L.h-1) were determined during fermentations. Lactic acid quantification were performed by Lactimeter® and high performance liquid chromatography (HPLC). The higher lactic acid content observed was (15.60 g.L-1) strain 22 in MRS modified media with a yield (YP/S) of 39.0 % and productivity of 0.41 g/L.h-1. In fermentations by bioreactor the higher lactic acid content observed was (18.23 g.L-1) strain 16 in MRS media with a yield (YP/S) of 91.13% and productivity of 3.31 g/L.h-1. The strains 16 and 22 were identified like genus Enterococcus

76 f. Submitted by Cynthia Nascimento (cyngabe@ufba.br) on 2013-03-05T11:00:02Z No. of bitstreams: 1 Andrea Marta de Sena Lago.pdf: 658157 bytes, checksum: 9ddf5fd0a8d857f2e11b4a3a36e1ca53 (MD5) Approved for entry into archive by Alda Lima da Silva(sivalda@ufba.br) on 2013-03-05T21:02:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Andrea Marta de Sena Lago.pdf: 658157 bytes, checksum: 9ddf5fd0a8d857f2e11b4a3a36e1ca53 (MD5) Made available in DSpace on 2013-03-05T21:02:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andrea Marta de Sena Lago.pdf: 658157 bytes, checksum: 9ddf5fd0a8d857f2e11b4a3a36e1ca53 (MD5) O presente estudo objetivou a avaliação de cinco diferentes marcas de leites fermentados comerciais, com e sem alegação funcional, em duas mensurações (no início e no final do prazo de validade). Foram avaliados os efeitos do armazenamento sobre os Lactobacilos, pH, acidez e a presença de contaminantes. Foram avaliados ainda, os rótulos dos produtos e comparados quanto aos parâmetros das legislações brasileiras. As determinações físico-químicas realizadas foram: gordura, proteína, acidez e pH. Em relação às análises microbiológicas foi realizada a contagem de coliformes totais e termotolerantes, lactobacilos, bolores e leveduras. Os resultados obtidos demonstraram que, durante o armazenamento, houve alterações físico-químicas e microbiológicas dos produtos. Observou-se redução de até um ciclo logarítmico na população de lactobacilos, provavelmente devido as condições de armazenamento (tempo e temperatura) e as variações de pH e acidez. Ainda assim, todas as contagens mantiveram-se dentro dos padrões estabelecidos. Os rótulos dos leites fermentados investigados ainda não se adequaram as exigências da ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária). Universidade Federal da Bahia. Faculdade de Farmácia. Salvador-Ba, 2012.

Orientadores: Telma Teixeira Franco, Saartje Hernalsteens Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: A produção do ácido lático vem recentemente aumentando devido à sua importância como precursor na fabricação de plásticos biodegradáveis, o polilactato (PLA). Devido à preocupação com a redução do custo da matéria-prima, o uso de materiais lignocelulósicos como fonte de carbono barata para a produção de ácido lático é bastante atraente. O bagaço de cana-de-açúcar, disponível em abundância no Brasil, representa grande potencial como matéria prima para fermentação, por ser fonte renovável de carbono para obtenção de blocos construtores de interesse industrial, tais como o ácido lático (AL). O Neste contexto, o presente trabalho foi delineado para estudar a produção de ácido lático a partir da xilose, principal constituinte da fração hemicelulósica presente no bagaço de cana-de-açúcar. Nosso estudo explorou o uso de duas preparações distintas de biomassa antes de seu uso no processo fermentativo: a água de lavagem de bagaço de cana (MRS) e do hidrolisado do bagaço de cana (MRSHBC). Para a bioconversão de interesse, foram selecionadas 9 cepas de Lactobacillus capazes de assimilar xilose, identificadas através de um teste screening para acidificação em placas de Agar sólido e ensaios de fermentação em incubador rotativo. O Lactobacillus pentosus ATCC 8041 foi a cepa que apresentou maior produtividade, sendo selecionado para estudos posteriores. As fermentações dos meios MRSxilose e MRS na ausência de xilose mostraram que o microrganismo produz ácido acético a partir dos componentes presentes no meio (tais como, peptona A, extrato de levedura e peptona de soja). Os resultados da fermentação em batelada em meio MRSALB indicaram que o Lactobacillus pentosus ATCC 8041 fermentou eficientemente pentoses (xilose e arabinose) também na presença de glicose, atingindo 2,37 g/L de ácido lático e 0,99 g/L de ácido acético, que representa um rendimento (YP/S) de 0,65 g/g e (YP/S) de 0,27 g/g, respectivamente. O B. coagulans 162 apresentou melhor rendimento de ácido lático (YP/S = 0,85 g/g) e produtividade (QP = 0,35 g/[L.h]) em relação ao L. pentosus ATCC 8041 quando o meio MRSALB foi utilizado como meio de fermentação. Resultados da fermentação em batelada em meio MRSHBC revelaram que a glicose foi o primeiro açúcar a ser esgotado, seguido de xilose. Nestas condições de fermentação, o L. pentosus ATCC 8041 produziu 28,99 g/L de ácido lático (YP/S = 0,78 g/g), enquanto que o ácido acético alcançou uma concentração final de 8,19 g/L (YP/S = 0,21 g/g). O D(-)-ácido lático foi a forma isomérica produzida, representando de 53 a 66% do ácido lático total sintetizado pelo L. pentosus ATCC 8041. A maior assimilação de xilose foi observada quando a peptona A foi substituída por uréia na fermentação do meio MRSxilose pelo L. pentosus ATCC 8041. Assim, a fração hemicelulósica do bagaço de cana-de-açúcar, mais difícil de ser metabolizada que a fração celulósica pode ser considerada matéria-prima promissora para processos de bioconversão, como a produção de ácido lático, representando uma fonte de menor custo, renovável e rica em açúcares fermentescíveis Abstract: The demands for lactic acid production are increasing in the last few years due to its use as precursor for the synthesis of biodegradable plastics, also known as polylactic acid (PLA) bioplastics. In order to reduce the production costs, which are mainly dependent on the raw material employed for PLA synthesis, the use of lignocellulosic biomass as carbon source is a promising alternative, since it constitutes a large scale byproduct in several industrial sectors. Among the available biomass substrates, the sugarcane bagasse represents an attractive candidate to feed PLA demands, since it constitute a cheap and abundant raw material in Brazil. In this context, the present work was delineated to study the lactic acid production from xylose, the main constituent of the hemicellulose fraction present in sugarcane bagasse. Our study explored the use of two distinct preparations of the biomass prior its use in the fermentative process: the bagasse wash water (MRSALB) and the bagasse hydrolyzate (MRSHBC). For the bioconversion of interest, we selected 9 Lactobacillus strains ferment xylose were indentified for the acid production by screening tests for acidification on solid agar plates and fermentation assays in rotary incubator. Lactobacillus pentosus ATCC 8041 was the strain displaying the highest productivity, being selected for further studies. Fermentations using synthetic media (MRS) in the presence or absence of xylose revealed that Lactobacillus pentosus ATCC 8041 produces acetic acid from other carbon sources present in the media, such as peptone A, yeast extract and soy peptone. Results from batch fermentation in MRSALB media indicated that Lactobacillus pentosus ATCC 8041 fermented efficiently pentoses (xylose and arabinose) in the presence of glucose, reaching 2.37 gl-1 of lactic acid and 0.99 gl-1 of acetic acid, which represents a yield (YP/S) of 0.65 g/g and 0.27 g/g, respectively. This productivity was slightly minor than the observed for other lactic acid-producing strain, Bacillus coagulans 162, in similar fermentation conditions (YP/S = 0.85 g/g). Results from batch fermentation in MRSHBC media revealed that glucose was the first sugar to be depleted, followed by xylose. In this fermentation conditions, Lactobacillus pentosus ATCC 8041 produced 28.99 gl-1 of lactic acid, (YP/S = 0.78 g/g), whereas the acetic acid reached a final concentration of 8.19 gl-1 (YP/S= 0.22 g/g). D(-)- lactic acid was produced isomeric form, representing 53-66% of total lactic acid synthesized by Lactobacillus pentosus ATCC 8041, which is important since it presents the ideal characteristics for PLA production. The highest xylose assimilation was observed when the peptone A was replaced by urea. In summary, our study confirm that, despite the hemicellulose fraction of sugarcane bagasse be more difficult to be assimilated than the cellulosic fraction, it can be considered an adequate raw material for the production of polylactic acid bioplastics, representing a low cost, renewable and abundant source of fermentable sugars. The strain Lactobacillus pentosus ATCC 8041 displayed a good fermentative performance, being considered a very attractive candidate for the biosynthesis of lactic acid from sugarcane bagasse Mestrado Desenvolvimento de Processos Químicos Mestre em Engenharia Química

Orientador: Fumio Yokoya Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: Um material polimérico insolúvel em água, conhecido no meio industrial como "canjica", foi coletado em nove usinas de açúcar e álcool durante as safras de 1993 e 1994. Análises químicas mostraram que o material era similar em termos de umidade, com variação no conteúdo de cinzas. Análise elementar determinou tratar-se predominantemente de carboidratos. Traços de nitrogênio e enxofre presentes foram atribuídos a presença de material proteico provenientes dos organismos contaminantes. Cromatografia descendente em papel e cromatografia a gás acoplada a espectrometria de massas mostraram que o polímero era formado por unidades repetidas de glicose unidas predominantemente por ligações do tipo 1,6. Análise dos material por espectrofotometria de infravermelho evidenciou tratar-se de dextrana, enquanto análises por fluorescência de raios X determinaram a presença de íons metálicos associados ao polímero (Ca, Al, Fe, K, Cl, Mn, e traços de Si e Ti) que variaram entre as amostras. Difração de raios X mostrou bandas na "canjica" que não estão presentes em dextrana pura. Em microscopia óptica foi evidenciada a presença de bacilos e leveduras associados ao polímero. A partir de caldo de cana-de-açúcar recém colhida e moída foram isoladas linhagens de bactérias, classificadas como pertencentes ao gênero Lactobacillus e que produziam gomas a partir de sacarose. Foram selecionadas linhagens que produziam alta quantidade de gomas e produziam aumento de viscosidade aparente na solução. As gomas apresentavam predominância de massa molecular maior que 2.000.000 Da, precipitavam somente em concentrações alcoólicas maiores que 20% e eram formadas por monômeros de glicose. Dentre os fatores possivelmente relacionados a formação de "canjica" a partir de dextrana, estudou-se a influência de fatores climáticos, mostrando que houve diferença entre temperatura média máxima entre os anos de estudo. A presença de cátions isolados ou misturados, nas soluções gomosas, em conjunto com choque térmico não foram suficientes para promover a formação da "canjica". A modificação do pH da solução com adição de óxido de cálcio até 12,0 e com ácido fosfórico até 4,0, juntamente com tratamento térmico brando e extremo também não foram suficientes para modificação visual das gomas Abstract: A polymeric material insoluble in water, so called "canjica" because of its physical characteristics are similar to those of a typical food made from corn, was collected in nine Brazilian sugar and alcohol plants. It was found that all the samples were very similar to each other regarding to moisture and variable in ash content. It was determined by CHNS analysis that they were carbohydrates. There were also traces of nitrogen and sulphur compounds wich were attributed to proteinaceus material from sugar cane juice contaminants. Paper chromatography and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analyses showed that the polymers were formed by repeated glucose moiety bound by 1,6 linkages. Sample analyses by infrared spectroscopy showed to be dextran, while X-ray fluorescence determined that there were metallic ions (Ca, Al, Fe, K, CI, Mn, P and traces of Si and Ti) associated to the polymer. Their contents varied from sample to sample. X-ray diffraction analysis identified another kind of material incorporated to "canjica". Optical microscopy experimentation showed that bacilli and yeast were associated with the polymeric material. From fresh sugar cane syrup, strains of bacteria were isolated and classified as belonging to the gen. Lactobacillus, and they were able to produce gum from sucrose. Strains were selected according to the amount of gum produced and its viscosity in solution. All of the gums showed molecular mass higher than 2,000,000 Da, precipitated with alcohol concentrations higher than 20% and composed solely by glucose moieties. Among possible factors related to "canjica" production from dextran, the weather conditions were investigated and a difference was shown between maximal mean temperatures from 1992 to 1997. The cation added (alone or in combined form) to gum solution plus thermal shock were not enough to cause "canjica" formation. The pH changes with calcium oxide to 12.0 or with phosphoric acid to 4.0, plus mild and severe thermal treatments also were also unable to cause a detectable modification of the gum Doutorado Doutor em Ciência de Alimentos