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Os agrotóxicos são exemplos de contaminantes emergentes, que se tornaram um dos grandes desafios em termos de contaminação ambiental. Embora apresentem risco potencial à saúde humana, esses contaminantes ainda não estão incluídos nos programas de monitoramento de rotina. Além disso, os processos convencionais de tratamento de efluentes não removem esses compostos. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo avaliar a capacidade de remoção dos herbicidas 2,4-D e Metribuzin (MTZ) em um efluente industrial, utilizando um biorreator de membrana de ultrafiltração (BRM-UF) seguido de pós-tratamento com carvão ativado. Soluções padrão dos herbicidas foram adicionadas ao BRM, e o permeado foi analisado por meio do espectrofotômetro UV-Vís. Cloreto de sódio foi utilizado como traçador e seu controle foi feito por meio do condutivímetro. Em seguida, foram feitos ensaios de adsorção com carvão ativado. De acordo com os resultados obtidos, pode-se afirmar que não foi verificado nenhum mecanismo de remoção dos herbicidas estudados. Logo, o BRM não foi efetivo na remoção destes. Já os carvões ativados utilizados no pós-tratamento apresentaram elevada eficiência na remoção do 2,4-D e MTZ. Palavras-chave: Biorreator. Efluente industrial. Herbicidas. Ultrafiltração.

Pineapple (Ananas comosus) is a horticultural species of the Bromeliaceae family of high socioeconomic interest, widely cultivated around the world. The multiplication of pineapple seedlings in the field can be time-consuming, requiring a significant labor investment. The objective of this study was to evaluate the performance of continuous and temporary immersion systems in the micropropagation scale-up of the species. Shoots were obtained from explants subcultured in flasks with gelled culture medium and without gas exchange. The shoots were transferred to liquid MS medium supplemented with 2mM NAA, and 4mM BAP, and cultivated in four different devices: sealed flasks, flasks with semipermeable gas membranes, RITA®, and twin-flasks. After 45 days of cultivation, plant growth, fresh mass increment, the stomatal density of the abaxial surface of the leaves, the maximum quantum yield of the photosystem II, and contents of chlorophyll and carotenoids were analyzed. Significant differences were observed in plant growth, stomatal density, and contents of chlorophyll and carotenoids. The twin-flasks and RITA® devices revealed better results in morphological parameters, such as plant growth and stomatal density, while the treatments in sealed flasks and with membrane stood out in the chlorophyll content., O abacaxi (Ananas comosus) é uma espécie hortícola da família Bromeliaceae de alto interesse socioeconômico, amplamente cultivada em todo o mundo. A multiplicação de mudas de abacaxi no campo pode ser demorada, exigindo um investimento significativo de mão-de-obra. O objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho de sistemas de imersão contínua e temporária na ampliação da escala de micropropagação da espécie. As brotações foram obtidas de explantes sub-cultivados em frascos com meio de cultura gelificado e sem troca gasosa. Os brotos foram transferidos para meio líquido MS suplementado com 2mM ANA e 4mM BAP e cultivados em quatro diferentes dispositivos: frascos selados, frascos com membranas gasosas semipermeáveis, RITA® e frascos duplos. Após 45 dias de cultivo, foram analisados o crescimento das plantas, o incremento de massa fresca, a densidade estomática da superfície abaxial das folhas, o rendimento quântico máximo do fotossistema II e os teores de clorofila e carotenoides. Diferenças significativas foram observadas no crescimento das plantas, densidade estomática e teores de clorofila e carotenóides. Os frascos duplos e os dispositivos RITA® revelaram resultados superiores em parâmetros morfológicos, como crescimento vegetal e densidade estomática, enquanto os tratamentos em frascos selados e com membrana se destacaram no teor de clorofila., Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales

Nutraceuticals are bioactive molecules that can be used to meet the nutritional needs of the body, while helping with health as a whole. Many efforts have been used to develop technologies that optimize the production of these biomolecules by microorganisms, and in this sense, several methodologies are intelligently employed, such as the use of integrated bioreactors. Currently, special attention has been given to biotechnological processes as an alternative to chemical routes due to low production costs. The use of residues is quite convenient both from the point of view of sustainability and economics when they are used as a substrate for the development of microorganisms and, consequently, in the production of a compound of high added value such as biomolecules. The objective of this work was to study the production of carotenoids, lipids and biomass in an integrated Bioreactor using the yeasts Rhodothorula glutinis and Paffia rhodozyma as producing agents and to evaluate the feasibility of using cassava as a substrate for this production. Biomass, lipids and carotenoids produced were analyzed. The physicochemical analyzes of the manipueira were carried out and found 93.54% of moisture, 32.24 g/L of reducing sugars, 47.18 g/L of total sugars, 1.58% of proteins, 1% of ash, 7.3 °Brix of total soluble solids and pH of 5.3. The best results found during individual yeast cultures in bioreactor: 8.57 g/L and 9.85 g/L of biomass, 0.81 g/L and 4.19 g/L of lipids and 1.3 mg/L and 1.1 mg/L of total carotenoids for R. glutinis and P. rhodozyma, respectively. Whereas during the mixed culture, 7.15 g/L of biomass and the highest amounts of lipids (6.04 g/L) and total carotenoids (1.51 mg/L) were produced when compared to the individual cultures. The microorganisms used in this study showed significant growth when cultivated in a bioreactor in a medium containing manipueira as a carbon source and, therefore, these results support the feasibility of using manipueira as a substrate to be used in a biotechnological process with the objective of producing carotenoids and lipids and microbial biomass. Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq Os nutracêuticos são moléculas bioativas que podem ser utilizadas para suprir as necessidades nutricionais do organismo, ao passo que auxiliam na saúde como um todo. Muitos esforços têm sido empregados com objetivo de desenvolver tecnologias que otimizem a produção destas biomoléculas por microrganismos, e neste sentido, várias metodologias são inteligentemente empregadas como é o caso do uso dos biorreatores integrados. Atualmente, têm-se concedido especial atenção aos processos biotecnológicos como alternativa às rotas químicas devido aos baixos custos de produção. O uso de resíduos é bastante conveniente tanto do ponto de vista da sustentabilidade quanto econômico quando são utilizados como substrato para o desenvolvimento de microrganismos e, consequentemente, na produção de um composto de alto valor agregado como exemplo as biomoléculas. O trabalho teve por objetivo estudar a produção de carotenoides, lipídeos e biomassa em Biorreator integrado utilizando as leveduras Rhodothorula glutinis e Paffia rhodozyma como agentes produtores e avaliar a viabilidade do uso da manipueira, como substrato para essa produção. Foram feitas análises da biomassa, lipídeos e carotenoides produzidos. As análises físico-químicas da manipueira foram realizadas e foram encontrados 93,54% de umidade, 32,24 g/L de açúcares redutores, 47,18 g/L de açúcares totais, 1,58% de proteínas, 1% de cinzas, 7,3 °Brix de sólidos solúveis totais e pH de 5,3. Os melhores resultados encontrados durante os cultivos individuais das leveduras em biorreator: 8,57 g/L e 9,85 g/L de biomassa, 0,81 g/L e 4,19 g/L de lipídeos e 1,3 mg/L e 1,1 mg/L de carotenoides totais para R. glutinis e P. rhodozyma, respectivamente. Ao passo que durante o cultivo misto foram produzidos 7,15 g/L de biomassa e as maiores quantidades de lipídeos (6,04 g/L) e de carotenoides totais (1,51mg/L) quando comparados com os cultivos individuais. Os microrganismos utilizados neste estudo apresentaram crescimento importante quando cultivados em biorreator em meio contendo manipueira como fonte de carbono e, portanto, estes resultados apoiam a viabilidade da utilização da manipueira como substrato a ser utilizado em um processo biotecnológico com o objetivo de produção de carotenoides e lipídeos e biomassa microbiana.

Tese de Doutoramento em Engenharia de Tecidos, Medicina Regenerativa e Células Estaminais, Rheumatoid Arthritis (RA) is an autoimmune and inflammatory disease that affects approximately 1 % of people worldwide. The pathogenesis of RA is characterized by joint synovial inflammation and cartilage and bone tissue destruction. Several treatments are available to control the inflammation, however, traditional drugs administration are not fully effective and present severe undesired side effects. Novel treatment routes are considering the advantages of personalized therapies that can make use of smart nanobiomaterials as drug delivery systems. These topics are the focus of Section 1, in Chapters I, II, and III. In this thesis, we developed PAMAM dendrimers functionalized with chondroitin sulfate (CS) as nanocarriers, covalently linked to anti-TNF Ƚ Abs to provide anti-inflammatory properties. This targeted delivery is aimed at treating the inflammation on RA (Chapter V). Besides nanoparticles, the use of different biomaterials as 3D drug delivery systems is attracting a great deal of attention due to their tunable mechanical properties. We innovatively proposed enzymatically crosslinked Tyramine-Gellan gum (Ty-GG) hydrogels as a drug delivery vehicle to provide a sustained release and improve the treatment safety in patients with RA (Chapter VI). To further increase mechanical properties, biocompatibility, and therapeutic efficacy in controlling inflammation processes in RA, Ty-GG with Silk Fibroin hydrogels were produced (Chapter VII). To potentiate the nanoparticles and hydrogels performances, a combined system using these two platforms was developed and evaluated in vitro under static and dynamic conditions, aiming to achieve controlled drug release kinetics (Chapter VIII). In Chapter IX, an in vitro human 3D inflammatory cartilage model on-a-chip was developed to be used as a drug screening platform. In this sense, an inflammatory environment was established by exposing chondrogenic cells to inflamed macrophages to support with more efficiency the therapeutic effect of anti-TNF Ƚ Ab-CS/PAMAM dendrimer NPs loaded-Ty-GG in the treatment of inflammation (proof-of concept). The major conclusions and future trends for the type of drug delivery that were developed, and screening platform used in this thesis are discussed in Chapter X. This work goes beyond the current state of the art in the development of nanobiomaterials and drug delivery systems scope with the potential to improve and overcome the current limitations associated to the conservative treatment of RA., A Artrite Reumatóide (AR) é uma doença autoimune a inflamatória caracterizada por inflamação das articulações, destruição da cartilagem e do tecido ósseo. Vários tratamentos estão disponíveis para controlar a inflamação, contudo a administração de medicamentos tradicionais não é totalmente eficaz e apresenta efeitos secundários indesejáveis. Novas possibilidades de tratamento têm vindo a considerar as vantagens das terapias personalizadas, as quais recorrem a nanobiomateriais inteligentes como sistemas de libertação de fármacos. Estes temas são abordados e revistos no Capítulo I, II e III. Nesta tese, foram desenvolvidas nanopartículas a partir de dendrímeros PAMAM funcionalizados com sulfato de condroítina e covalentemente ligados ao anti-TNF Ƚ como uma estratégia de dotar estes nanosistemas com propriedades anti-inflamatórias. Este sistema de libertação controlada e direcionado visa tratar a inflamação na AR (Capítulo V). Além das nanopartículas, o uso de diferentes biomateriais como sistema de libertação de fármacos (3D) estão a atrair bastante atenção. Propusemos de forma inovadora o uso de hidrogéis de goma gelana funcionalizados com tiramina (Ty-GG) e a sua aplicação como sistemas de libertação de fármacos por forma a assegurar uma melhoria no tratamento em doentes com AR (Capítulo VI). Para melhorar as propriedades mecânicas, biocompatibilidade, e eficácia terapêutica no tratamento da inflamação, foram produzidos hidrogéis de Ty-GG e fibroína de seda (Capítulo VII). Com o objetivo de obtermos uma cinética de libertação controlada de fármaco e potenciar uma melhoria do desempenho das nanopartículas e dos hidrogéis, um sistema dual combinando dendrímeros PAMAM funcionalizados e encapsulados em hidrogéis de tiramina-goma gelana e fibroína de seda foi desenvolvido e avaliado in vitro em condições estáticas e dinâmicas (Capítulo VIII). No Capítulo IX, um modelo de cartilagem inflamatória humana 3D in vitro foi desenvolvido num chip para ser usado como uma plataforma de avaliação de fármacos. Nesse sentido, um ambiente inflamatório foi estabelecido para avaliar com mais eficiência, o efeito terapêutico da abordagem desenvolvida no tratamento da inflamação (prova de conceito). As principais conclusões e tendências futuras para o tipo de sistemas de libertação controlada que foram desenvolvidos nesta tese são discutidas no Capítulo X. Este trabalho vai além do estado da arte atual no que respeita ao desenvolvimento de nanobiomateriais e no âmbito de sistemas de libertação de fármacos, com o potencial para melhorar e superar as limitações atuais associadas aos tratamentos tradicionais da AR., I would like to acknowledge the Horizonte Norte2020 for my scholarship (NORTE-08-5369-FSE-000044) and REMIX project (G.A. 778078 — REMIX — H2020-MSCA-RISE-2017) for the financial support for the international experience.

Resumen En este trabajo se presenta una estrategia de regulación robusta de los ácidos grasos volátiles (AGV) en un proceso de digestión anaerobia. La estrategia propuesta es una ley de control por retroalimentación no lineal obtenida por linealización entrada-salida que permite alcanzar el objetivo de control a pesar de errores de modelado (incertidumbres en la cinética de las reacciones) y las restricciones del actuador. Los experimentos fueron conducidos con un reactor anaerobio piloto de lecho fijo y flujo ascendente (UAFBR) con volumen activo de 0,947 m3, completamente equipado, utilizado para el tratamiento de aguas residuales provenientes de una destilería de vino en Narbonne, Francia. Con el objetivo de validar los modelos utilizados, resultados simulados y experimentales, son presentados y discutidos los parámetros de desempeño del controlador bajo los modelos AM2 y ADM1 (tiempo de subida, tiempo de establecimiento, sobre impulso y error en estado estacionario) obtenidos de las simulaciones numéricas, que prueban la eficiencia y aplicabilidad de la estrategia de control propuesta. Abstract In this article a robust regulation strategy of volatile fatty acids is proposed by an anaerobic digestion process. The proposed strategy is a control law via nonlinear feedback obtained by input-output linearization that allows the completion of the control goals despite the modeling errors (uncertainties in the kinetics of the reactions) and the actuator restrictions. The experiments were conducted with an pilot fixed anaerobic reactor and ascending flow (UAFBR) with an active volume of 0.947 m3 fully equipped, used for the treatment of residual waters coming from a wine distillery in Narbonne, France. With the goal of validating the models used, simulated and experimental results are presented and discussed. The performance parameters of the controller under the AM2 and ADM1 models (up time, establishment time, over-impulse and stationary state error) obtained from the numeric simulations that prove the efficiency and applicability of the proposed control strategy. Resumo Neste trabalho, apresenta-se uma estratégia de regulação robusta dos ácidos graxos voláteis (AGV) em um processo de digestão anaeróbia. A estratégia proposta é uma lei de controle por retroalimentação não linear obtida por linearização entrada-saída que permite atingir o objetivo de controle apesar de erros de modelagem (incertezas na cinética das reações) e das restrições do acionador. As experiências foram conduzidas com um reator anaeróbio-piloto de leito fixo e fluxo ascendente (UAFBR) com volume ativo de 0,947 m3, completamente equipado, utilizado para tratar águas residuais provenientes de uma destilaria de vinho em Narbonne, França. Com o objetivo de validar os modelos utilizados, resultados simulados e experimentais, são apresentados e discutidos os parâmetros de desempenho do controlador sob os modelos AM2 e ADM1 (tempo de subida, tempo de estabelecimento, sobre impulso e erro de estado estacionário) obtidos das simulações numéricas, que provam a eficiência e a aplicabilidade da estratégia de controle proposta.

The aim was to determine the ideal concentration of sucrose along with the number of plants per container in the face of micropropagation of blueberry under TIS. In the experiment conducted with sucrose concentration (0, 10, 20, e 30 g L-1), we utilized a WPM medium, taking into account 30 explants per container. For the experiment dealing with blueberry plant density, the same medium with 20 g L-1 of sucrose in conjunction with 30, 40, 50 and 60 explants per container was used. After 90 days from the installation of the trial, the following response variables were assessed herein: total length of the plant, number of shoots, length of the largest shoot, number of hyperhydric shoots, length of hyperhydric shoots, and number of healthy leaves. Under a sucrose concentration corresponding to 20 g L-1 the best possible results were obtained. Survival rates of 22 and 80% under the influence of both 10 and 20 g L-1 treatments were reported, pointing out that plants exposed to 20 g L-1 treatment were more amenable to acclimatization. Thus, for the micropropagation of blueberry under TIS the use of 20 g L-1 sucrose and 60 plants/container comes to being highly recommended to increase yield. Resumo O objetivo desta pesquisa foi determinar a concentração ideal de sacarose, juntamente com o número de plantas por recipiente, em face da micropropagação de mirtilo sob TIS. No experimento realizado com concentração de sacarose (0; 10; 20, e 30 g L-1), foi utilizado um meio Woody Plant Medium (WPM), levando-se em consideração 30 explantes por recipiente. Para o experimento de densidade de plantas de mirtilo, foi utilizado o mesmo meio, com 20 g L-1 de sacarose, em conjunto com 30; 40; 50 e 60 explantes por recipiente. Após 90 dias da instalação do ensaio, as seguintes variáveis de resposta foram avaliadas aqui: comprimento total da planta, número de brotos, comprimento da maior brotação, número de brotos hiperídricos, comprimento de brotos hiperídricos e número de folhas saudáveis. Foram relatadas taxas de sobrevivência de 22 e 80% sob a influência dos tratamentos com 10 e 20 g L-1, apontando que as plantas expostas ao tratamento com 20 g L-1 foram mais receptivas à climatização. Assim, a micropropagação de mirtilo sob TIS, 20 g L-1 de sacarose e 60 plantas / recipiente passa a ser altamente recomendada para aumentar a produtividade e também para melhorar a qualidade dos frutos, em pomares em escala comercial.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, 2020. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). A enzima L-asparaginase (L-ASNase) catalisa a hidrólise do aminoácido asparagina em ácido aspártico e amônio. Devido ao seu mecanismo de ação, esta enzima é utiliza no tratamento da leucemia linfocítica aguda, pois quando a L-ASNase é administrada no plasma sanguíneo causa o esgotamento do aminoácido resultando na apoptose seletiva das células cancerígenas. A enzima L-asparaginase não é produzida no Brasil, devido ao desabastecimento ocorrido em 2013 no mercado brasileiro desta enzima viu-se a necessidade de uma produção nacional da L-ASNase. Buscando alternativas viáveis de produção desta enzima, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de processos para a produção em escala da enzima L-ASNase pela bactéria Escherichia coli BL21 (DE3) AspB. Para a quantificação da enzima L-ASNase foram comparados os métodos de Nessler e o método de β-hidroxamato aspártico (AHA), sendo escolhido o AHA devido sua baixa interferência com a amônia livre. Foram testados três meios de cultivo, o meio definido, o meio semi-definido e o meio complexo. O meio definido foi o que obteve menor custo de produção e a maior atividade de L-ASNase. Para a fase de produção da enzima, dois indutores foram comparados, a lactose e seu análogo IPTG. Das concentrações testadas para os indutores as que obtiveram a maior atividade da enzima foi de 10 g L-1 para a lactose e 0,45 mmol L-1 para o IPTG. O momento da curva de crescimento que obteve a maior atividade da L-ASNase para o início da indução foi no meio da fase exponencial. A atividade da L-ASNase foi acompanhada durante o intervalo de 10-24h, nos tempos 18 e 20h não houve diferença estatísticas entre os indutores. A lactose foi escolhida como indutor para a continuidade dos experimentos devido a semelhança entre as atividades da L-ASNase com ambos os indutores, baixa toxicidade e baixo custo. Nos estudos em biorreator, foram feitos cultivos em batelada e batelada alimentada tendo como objetivo a alta densidade celular para depois iniciar a indução do cultivo. Os cultivos de batelada alimentada o peso seco final foi de 69,90 g L-1 . A produção da enzima L-ASNase em batelada alimentada induzida com 30 g L-1 a que apresentou a melhor produção da enzima com 43.954,79 U L-1. A produção da enzima L-ASNase foi realizada com sucesso em agitador orbital e biorreator, trazendo avanços para a produção de uma enzima L-ASNase nacional que seja viável economicamente. The enzyme L-asparaginase (L-ASNase) catalyzes the hydrolysis of the amino acid asparagine in aspartic acid and ammonium, due to its mechanism of action this enzyme is used in the treatment of acute lymphocytic leukemia, because when L-ASNase is administered in the blood plasma it causes the depletion of the amino acid resulting in the selective apoptosis of cancer cells. There are commercial L-ASNases, but none produced in Brazil, due to the shortage in 2013 in the Brazilian market of this enzyme, there was a need for a national production of LASNase. Searching for viable alternatives for the production of this enzyme, the objective the development of processes for the scale production of the L-ASNase enzyme by Escherichia coli BL21 (DE3) AspB. For the quantification of the enzyme L-ASNase, the methods of Nessler and the method of β-hydroxamate aspartic (AHA) were compared due to its low interference with free ammonia. Three culture media were tested, the defined medium, the semi-defined medium and the complex medium. The defined medium the lowest production cost and the highest LASNase activity. Two inducers were compared, lactose and its IPTG analogue. Of the concentrations tested for inductors, those that obtained the highest enzyme activity were 10 g L1 for lactose and 0.45 mmol L-1 for IPTG. The time of the growth curve that obtained the highest L-ASNase activity for the beginning of the induction was in the middle of the exponential phase. The activity of L-ASNase was monitored during the interval of 10-24h, at times 18 and 20h there was no statistical difference between the inductors. Lactose was chosen as an inducer for the continuity of the experiments due to the similarity between the activities of L-ASNase with both inductors, low toxicity and low cost. In the bioreactor studies, batch and fed batch cultures were carried out with the objective of high cell density and then start the culture induction. The fed batch cultures were carried out, the final dry weight was 69.90 g L-1 . The enzyme L-ASNase in batch fed induced with 30 g L-1 presented the best enzyme production with 43,954.79 U L-1 . The production of the enzyme L-ASNase was successfully carried out in a shaker and bioreactor, bringing advances to the production of a national L-ASNase enzyme that is economically viable.

Trabalho final de mestrado para obtenção do grau de mestre em Engenharia Mecânica Submitted by Sónia Mestre (sonia.mestre@isel.pt) on 2020-11-03T20:52:33Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_2111.pdf: 2809765 bytes, checksum: 570b81928842a7bf0f7d260ab37a4d66 (MD5) Made available in DSpace on 2020-11-03T20:52:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_2111.pdf: 2809765 bytes, checksum: 570b81928842a7bf0f7d260ab37a4d66 (MD5) Previous issue date: 2020-02-04 N/A

As transglutaminases são enzimas amplamente utilizadas em vários processos industriais devido às suas propriedades de reticulação de proteínas, principalmente na indústria alimentícia no processamento de carnes, fabricação de queijos e outros produtos lácteos, panificação e produção de filmes comestíveis. Na área farmacêutica, vem sendo utilizada em reações de PEGilação, produção de conjugados anticorpo-droga, engenharia de tecido e medicina regenerativa. As transglutaminases também podem ser uma alternativa aos tratamentos químicos tradicionais no processamento da lã e do couro. Contudo, os custos extremamente altos da obtenção de transglutaminase de fontes animais impulsionaram as pesquisas na busca de novas fontes dessa enzima. Nestes casos, os esforços têm se concentrado na produção de transglutaminase por microrganismos, que podem apresentar um escopo de uso ainda mais amplo, devido a características específicas da transglutaminase microbiana (mTGase). Esta enzima, desde sua descoberta, tem sido produzida para aplicações industriais pelo processo tradicional de fermentação usando a bactéria Streptomyces mobaraensis. A transglutaminase de Bacillus (bTGase), descoberta mais recentemente, parece ser uma alternativa promissora à produção de TGase. Estudos anteriores demonstraram que, em comparação à transglutaminase comercial de Streptomyces mobaraense, a bTGase é mais estável em uma ampla faixa de pH e temperatura, porém, até o momento, poucos trabalhos foram feitos para produzir ou melhorar os rendimentos de transglutaminase de Bacillus.Por esta razão, os objetivos deste trabalho foram clonar e expressar o gene que codifica a TGase de Bacillus amyloliquefaciens em E. coli, obtendo a proteína em sua forma solúvel e ativa e estudar sua produção em biorreator. (continua). Para esse fim, foi construído um plasmídeo bicistrônico contendo o gene da transglutaminase de B. amyloliquefaciens fusionado ao prodomínio de Streptomyces caniferus para expressar a enzima como um zimogênio inativo. Além disso, foi clonado o gene da protease 3C para ativar a enzima, evitando a necessidade de remover o prodomínio in vitro. A proteína foi então purificada usando um protocolo de purificação em uma única etapa e identificada por espectrometria de massa. A atividade da bTGase recombinante foi investigada por ensaios de reticulação da albumina de soro bovino e por fluorescência, demostrando uma atividade específica de 37 mU/mgproteina quando as células recombinantes foram cultivadas em agitador orbital. Com o intuito de melhorar a 8 produção de transglutaminase, foram estudadas estratégias de cultivo em biorreatores em batelada e batelada alimentada (DO-stat). Após 30 h de cultivo em batelada, foram obtidos 6 g/L de biomassa e atividade específica de 3,12 U/mgproteína em meio Terrific Broth (TB). Melhorias consideráveis no cultivo em batelada alimentada (DO-stat) foram observadas com 17,5 g/L de biomassa e atividade específica de 6,43 U/ mgproteína no mesmo meio de cultivo. Utilizando o meio M9 modificado, a atividade específica chegou a 9,14 U/ mgproteína. Como resultado, a investigação traz uma nova visão para o desenvolvimento de transglutaminase para a indústria de alimentos e biotecnológica. Transglutaminases are enzymes widely used in various industrial processes due to their protein cross-linking properties, mainly in the food industry in meat processing, cheese and other dairy products, bakery and edible film production. In the pharmaceutical area, it has been used in PEGylation reactions, production of antibody-drug conjugates, tissue engineering and regenerative medicine. Transglutaminases can also be an alternative to traditional chemical treatments in the processing of wool and leather. However, the extremely high costs of obtaining transglutaminase from animal sources have boosted research in the search for new sources of this enzyme. In these cases, efforts have been focused on the production of transglutaminase by microorganisms, which may have an even wider scope of use, due to the specific characteristics of microbial transglutaminase (mTGase). This enzyme, since its discovery, has been produced for industrial applications by the traditional fermentation process using the bacterium Streptomyces mobaraensis. Bacillus transglutaminase (bTGase), discovered more recently, appears to be a promising alternative to the production of TGase. Previous studies have shown that, compared to the commercial transglutaminase of Streptomyces mobaraense, bTGase is more stable over a wide range of pH and temperature, however, to date, few studies have been done to produce or improve Bacillus transglutaminase yields. For this reason, the objectives of this work were to clone and express the gene that encodes the TGase of Bacillus amyloliquefaciens in E. coli, obtaining the protein in its soluble and active form and to study its production in a bioreactor. For this purpose, a bicistronic plasmid was constructed containing the B. amyloliquefaciens transglutaminase gene fused to the Streptomyces caniferus prodomain to express the enzyme as an inactive zymogen. In addition, the 3C protease gene was cloned to activate the enzyme, avoiding the need to remove the product in vitro. The protein was then purified using a single step purification protocol and identified by mass spectrometry. The activity of the recombinant bTGase was investigated by cross-linking assays of bovine serum albumin and by fluorescence, showing a specific activity of 37 mU/mg protein when the recombinant cells were cultured in an orbital shaker. In order to improve the production of transglutaminase, cultivation strategies in batch and fed batch (DO-stat) were studied. After 30 h of batch cultivation, 6 g/L of biomass and specific activity of 3.12 U/mgprotein were obtained in Terrific Broth (TB) medium. 10 Considerable improvements in fed batch cultivation (DO-stat) were observed with 17.5 g/L of biomass and specific activity of 6.43 U/mgprotein in the same culture medium. Using the modified M9 medium, the specific activity reached 9.14 U/mgprotein. As a result, the research brings a new vision for the development of transglutaminase for the food and biotechnology industry.

RESUMO Os processos industriais de produção têxtil têm como característica o uso de grandes volumes de água durante as etapas de lavagem e tingimento dos tecidos, resultando em efluentes com enorme diversidade e complexidade química. A presença de corantes dissolvidos é bastante visível e problemática, considerando sua recalcitrância e cinética de degradação lenta. Neste trabalho, o fungo Lasiodiplodia theobromae MMPI foi avaliado quanto à capacidade de descoloração de efluente industrial têxtil. Os ensaios foram conduzidos em biorreator de bancada (5 L) com tempo de incubação de 192 horas. A eficiência de descoloração variou de 19,52% (24 h) a 91,26% (168 h) e a produção de biomassa micelial variou de 1,23 g.L-1 (24 h) a 7,60 g.L-1 (168 h). Produção de exopolissacarídeo (EPS) também foi observada, com quantidades variando de 2,84 g L-1 em 24 h a 4,28 g.L-1 em 48 h. A caracterização do efluente industrial indicou valores de alguns parâmetros de controle fora dos padrões de lançamento exigidos pela legislação brasileira, com elevada demanda química de oxigênio (DQO) (659 mg.L-1) e demanda bioquímica de oxigênio (DBO5) (328 mg.L-1). A análise de toxicidade utilizando o microcrustáceo Artemia salina demonstrou que a concentração de efluente bruto que causou a mortalidade de 50% dos organismos (CL50) foi de aproximadamente 14,72% (v/v) e ao final do tratamento foi de 4,98% (v/v). Embora o fungo não tenha sido hábil na detoxificação biológica do efluente, ele apresentou resultados promissores quanto à capacidade de remoção de cor, demonstrando potencial de uso em processos auxiliares de tratamento de efluente industrial têxtil visando descoloração. ABSTRACT The industrial processes of textile production are characterized by the use of large volumes of water during the washing steps and fabric dyeing, resulting in effluent with enormous diversity and chemical complexity. The presence of dissolved dyes is quite noticeable and problematic, considering their recalcitrance and slow degradation kinetic. In this work, the Lasiodiplodia theobromae MMPI fungus was evaluated for their ability to removing color from effluent. The assays were performed in a bench-scale bioreactor (5 L) with an incubation time of 192 hours. The decoloring efficiency ranged from 19.52% on 24h to 91,26% on 168 h and the mycelial biomass production ranged from 1.23 g.L-1 (24 h) to 7.60 g.L-1 (168 h). Production of exopolysaccharide (EPS) also was observed, with amounts ranged from 2.84 g.L-1 (24 h) to 4.28 g.L-1 (48 h). The characterization of the effluent showed some values of control parameters outside the discharge standards required by Brazilian law, with high Chemical Oxygen Demand (COD) (659 mg.L-1) and Biochemical Oxygen Demand (BOD5) (328 mg.L-1). The toxicity analysis using the microcrustacean Artemia salina, showed that the raw effluent concentration that caused 50% mortality of organisms (LC50) was approximately 14.72% (v/v) and at the end of treatment was 4.98% (v/v). Although the fungus was not efficient in biological detoxification of the effluent, it showed promising results for its color removal capacity, demonstrating potential for use in auxiliary treatment processes of textile effluents for the color removal.

A utilização de combustíveis fósseis contribui para o aumento da quantidade de carbono livre na atmosfera, devido a maior parte do carbono liberado não retornar a superfície terrestre, impulsionando o aumento da temperatura global. Em contrapartida os biocombustíveis, em razão do ciclo de captura e liberação de carbono, são uma alternativa renovável, sua produção depende da captura do carbono presente na atmosfera através da fotossíntese o que possibilita o ciclo. A utilização de resíduos celulósicos é uma alternativa bastante promissora para a produção de biocombustíveis, como por exemplo o do etanol de segunda geração (2G). A principal razão é ofato de que esses resíduos não entram na competição “alimentos vs combustíveis” como é o caso do etanol 1G. Para a consolidação da produção industrial do etanol 2G é necessário a melhoria econômica e tecnológica do processo. De forma que há várias pesquisas que buscam viabilizar a produção etanol a partir da biomassa lignocelulósica, neste projeto é apresentado um aprimoramento no modo em que é conduzida a alimentação de biorreatores de hidrólise. A utilização de reatores em batelada alimentada proporciona redução dos custos de produção e aumentam a produtividade, tirando proveito de políticas de alimentação racionais de substratos e biocatalisadores. Sendo o objetivo do trabalho traçar por meio de um estudo computacional, os perfis de alimentação otimizados para o substrato bagaço de malte, e para os biocatalizadores utilizados na hidrólise do material lignocelulósico. Para validação dos perfis de alimentação foram projetados e construídos dispositivos, capaz de automatizar a alimentação de biorreatores. Os protótipos permitem realizar a alimentação de substrato e de enzima conforme perfis desejados. Os protótipos foram desenvolvidos utilizando tecnologia de impressão 3D para fabricação de dispositivos mecânicos, enquanto o controle foi realizado por dois microcontroladores em rede half duplex, encarregados de atuar sobre um transportador helicoidal para o transportador de sólidos. Devido a capacidade de atuar sobre sistemas não lineares a lógica nebulosa foi estabelecida como base do sistema, sendo encarregada de fazer as operações necessárias para manter em pleno funcionamento os alimentadores. Os dispositivos se mostraram capazes de aplicar de formar inexorável os perfis propostos, atuando a cada quatro segundo sobre o reator, dosando mg por mg durante 150 horas, algo impossível de ser feito manualmente. The use of fossil fuels contributes to the increase in the amount of free carbon in the atmosphere, because most of the released carbon does not return to the Earth's surface, boosting the global temperature increase. Biofuels are a renewable and environmentally safe alternative, inasmuch as in its production depends that the carbon present in the atmosphere be captured through photosynthesis forming a cycle of production and consumption of carbon. The use of cellulosic leavings is a Muito promising alternative for the production of biofuels as 2G ethanol. The main reason is the fact that these leavings do not enter the competition "food vs fuels " what happens with 1G ethanol. For the consolidation of the industrial production of 2G bioethanol, the economic improvement of the process is necessary. For this reason, there are several researches that seek to make feasible the technique, in this project, a way is presented to improve the feeding of bioreactors, in order to increase the efficiency of cellulose hydrolysis by releasing reducing sugars, which could be converted into second generation alcohol. The use of fed-batch reactors reduces production costs and increases yields, enjoying of rational feed policies of substrates and biocatalysts. Then, this project intends to determine by means of a computational study, the optimized feeding profiles of cellulosic substrate and fed batch enzyme. For this, a semi- mechanistic model is developed, and the optimal control theory for the development of feed profiles is used. For the application of the feed profiles, a system was designed and built, able to automate the feed for both bioreactors and reactors, which alBaixo s to operate with different feeding profiles. The prototype used 3D printing technology to manufacture the mechanical devices, the entire control is done by two microcontrollers in half duplex network, in charge of acting on a helical conveyor. Due to the ability to work with nonlinear systems, the fuzzy nebulous logic was established as the base of the system, being responsible for carrying out the operations necessary to keep the feeder fully operational. Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Streptococcus pneumoniae diseases represent a widespread public health. Pneumococcal surface protein A (PspA), which is recognized as one of the main virulence factors of this bacterium, has gained relevance in coverage and protection when used as part of conjugated vaccines or antigenic subunits. To a large scale offer, PspA may be produced by Gram-negative bacteria genetically modified as Escherichia coli. Nevertheless, E. coli strains, which are commonly used as expression platforms of recombinant proteins, produce lipopolysaccharides (LPS), an endotoxin that can cause adverse reactions whether it is present in vaccine compositions. This fact may demand additional steps during protein purification and contribute to increase process cost of this vaccine production. In 2013, a new E. coli BL21(DE3) strain (ClearColi®) has been commercially available. This strain synthesizes a genetically modified LPS, which is endotoxin-free. However, PspA production in such organisms has not been assessed yet and the impact of different strategies of cultivation and economical process implications are not known. Then, the present work had as objective to evaluate PspA4Pro process production using ClearColi® and conventional E. coli BL21(DE3) cells harboring the plasmid pET37b(+)/pspA4Pro as expression platforms to PspA4Pro, an untagged fragment of PspA with immunogenic potential. The best conditions of temperature, induction and complex medium composition evidenced in shaker flasks were evaluated in bioreactor during batch and fed-batch modes in order to intensify PspA4Pro production. Bioreactor cultivations using defined medium were performed for comparisons. Studies involving conventional E. coli BL21(DE3) focused mainly on evaluating an ordinary extract from soy supplement for human consumption as alternative nitrogen source in shaker and bioreactor (31 °C, autoinduction with lactose) assays. In order to assess the impact of different process conditions on component, energy and gases expenses, it was developed and applied an economic analysis from 9 bioreactors cultivations using conventional E. coli (in which were compared defined and complex media, lactose and IPTG as inducers and temperatures from 27 to 37 °C) and cultivations using ClearColi® (five) in different media, IPTG concentrations and operation modes (batch and fed-batch). Into the studied conditions, the economic results demonstrated that PspA4Pro production in simple batches may be more cost-effective than fed-batches, despite the latter have presented higher recombinant protein titers and productivities. Economic results based on conventional cell experiments showed that using IPTG as inducer in a higher scale was more viable, while lower costs were obtained in cultivations at 32 °C using defined medium, even though peptone (or alternative nitrogen sources) prices below US$ 30.00/kg turn the complex medium the best choice. Although PspA-biomass bioreactor yield using ClearColi® (173±21 mgPspA/gDCM at 32 °C with complex medium and induced by IPTG 0.70 mM) was the same order of the best values as conventional cultivations, the ClearColi® protein direct costs were the highest ones under similar production strategies. Endotoxin-free E. coli strain is scalable and promising as an expression platform of recombinant proteins. A proteína de superfície A do pneumococo (PspA) é reconhecida como um dos fatores de virulência da bactéria Streptococcus pneumoniae e tem se destacado pelo seu desempenho em cobertura e proteção quando presente em vacinas conjugadas ou de subunidades antigênicas. Para a obtenção em larga escala, PspA pode ser produzida por células da bactéria Gram-negativa Escherichia coli geneticamente modificadas, que comumente produzem lipopolissacarídios (LPS), que podem causar inflamações e outras reações adversas caso a presença dessas endotoxinas em formulações vacinais não seja reduzida. Em 2013, tornou-se disponível no mercado uma linhagem de E. coli BL21(DE3) conhecida como ClearColi®, a qual sintetiza LPS geneticamente modificado, isento de atividade endotóxica. Contudo, o impacto do uso de uma linhagem de E. coli detoxificada no processo de produção de PspA em biorreator, conduzido sob diferentes estratégias de cultivo, ainda não havia sido estudado, sobretudo em termos econômicos. Desta forma, o presente trabalho teve por objetivo avaliar o processo de produção de PspA4Pro, um fragmento da PspA com potencial imunogênico, usando como plataformas de expressão células de E. coli BL21(DE3) dos tipos convencional e ClearColi® transformadas com o plasmídeo pET37b(+)/pspA4Pro. As melhores condições de temperatura, indução e composição de meio complexo observadas em shaker foram avaliadas em biorreator, nos modos de operação batelada e batelada-alimentada, para buscar a intensificação da produção de PspA4Pro. Cultivos em biorreator utilizando meio definido também foram realizados para comparação. Já os estudos com E. coli BL21(DE3) convencional focaram principalmente na avaliação de um extrato elaborado a partir de suplemento de proteína de soja para consumo humano como fonte de nitrogênio alternativa e foram realizados em shaker e biorreator (31 °C, autoindução com lactose). A partir dos dados obtidos de cultivos em biorreator com E. coli uma metodologia para a análise econômica do processo foi desenvolvida e aplicada, para avaliar o impacto de diferentes condições de processo nos gastos com componentes, energia elétrica e gases. Nas condições estudadas, os resultados da análise econômica dos cultivos com ClearColi® demonstraram que a produção de PspA4Pro em batelada simples foi mais econômica que em batelada-alimentada, apesar destes cultivos terem produtividades e concentrações mais altas de proteína recombinante. Com células convencionais a análise mostrou que o uso de IPTG como indutor em maior escala foi economicamente o mais viável, enquanto que os cultivos conduzidos à temperatura de 32 °C e em meio definido levaram a menores custos; porém, verificou-se que o emprego de meio complexo para a produção de PspA torna-se economicamente mais favorável se o preço da peptona (ou de fontes de nitrogênio alternativas) for igual ou inferior a US$ 30,00/kg. O rendimento de PspA por biomassa observado com ClearColi® (173±21 mgPspA/gMS) em cultivo em biorreator (32 °C, meio complexo e indução por IPTG 0,70 mM) é equiparável aos melhores valores com células convencionais. Contudo, sob estratégias similares de produção, os custo diretos de processo com PspA4Pro usando ClearColi® foram superiores. A utilização da linhagem de E. coli detoxificada como plataforma para a fabricação de produtos recombinantes se mostrou escalonável e promissora. FAPESP: 15/10291-8 CAPES: código de financiamento - 001

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Botânica, Programa de Pós-Graduação em Botânica, 2019. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAP/DF). Os musgos têm sido estudados por suas características fisiológicas, ecológicas e potencialmente econômica. A cultura de tecidos tem sido cada vez mais utilizada como ferramenta para estudos nas mais diversas áreas, como a criopreservação e biorremediação. Além disso, a cultura in vitro é a maneira mais eficiente para a produção em grande quantidade musgos e o aperfeiçoamento dessas técnicas, subsidiará novos estudos briotecnológicos. O objetivo desse estudo foi estabelecer e propagar espécies de musgos por meio de culturas axênicas iniciadas de fragmentos de gametófitos, em que foram investigados métodos acessíveis de cultivo in vitro e o efeito de reguladores de crescimento no desenvolvimento de algumas espécies. Dez espécies de musgos (Barbula indica, Bryum argenteum, Bryum coronatum, Bryum densifolium, Fissidens flaccidus, Isopterygium tenerifolium, Leucobryum crispum, Vitalia cuspidifera, Sphagnum platyphylloides, Pogonatum pensilvanicum) foram estabelecidas e propagadas in vitro com sucesso. Todas as espécies foram submetidas ao Estabelecimento Indireto, nova metodologia para o resgate de explantes parcialmente contaminados e cultivados em condições assépticas. B. argenteum foi cultivado em quatro sistemas de cultivo: meio semi-sólido (MSS); líquido sob agitação (MLA); líquido estacionário (MLE) e biorreator de imersão permanente (BIPER), onde o ganho de biomassa e o efeito dos reguladores de crescimento foram mais eficientes nos cultivos em soluções líquidas, especialmente no cultivo com adição de sacarose no BIPER, no qual o índice de multiplicação aumentou 1.738 vezes. No cultivo de I. tenerifolium, os reguladores de crescimento influenciaram na morfologia dos filídios e a adição de sacarose ao meio intensificou os efeitos do ácido giberélico, o qual induziu a formação de brotos e aumentou as dimensões dos filídios. Em nove espécies cultivadas in vitro, foram realizadas a propagação clonal ex situ, em diferentes substratos. A propagação foi conduzida em duas etapas. A primeira etapa, pré-aclimatização foi realizada em sala de crescimento com condições controladas e a segunda, a aclimatização foi realizada em casa de vegetação. A préaclimatização foi relevante para o crescimento de musgos ainda em estágio inicial de desenvolvimento. A aclimatização favoreceu a colonização de gametófitos e o aumento da densidade das colônias. Os substratos Bioplant e bioplant/solo apresentaram os melhores resultados para B. argenteum, B. coronatum e I. tenerifolium cultivadas em casa de vegetação. Mosses have been studied for their physiological, ecological, and potentially economic characteristics. Tissue culture has been increasingly used as a tool for studies in various areas, such as cryopreservation and bioremediation. Also, in vitro culture is the most efficient way to produce large quantities of moss, and the improvement of these techniques will support new briotechnological studies. This study aimed to establish and propagate moss species through axenic cultures initiated from gametophyte fragments, in which accessible in vitro cultivation methods and the effect of growth regulators on the development of some species were investigated. Ten species of moss (Barbula indica, Bryum argenteum, Bryum coronatum, Bryum densifolium, Fissidens flaccidus, Isopterygium tenerifolium, Leucobryum crispum, Vitalia cuspidifera, Sphagnum platyphylloides, Pogonatum pensilvanicum) were successfully established and propagated in vitro. All species were submitted to the Indirect Establishment, a new methodology for the rescue of partially contaminated explants cultivated under aseptic conditions. B. argenteum was grown in four cultivation systems: semi-solid medium (MSS); stirring liquid (MLA); stationary liquid (MLE) and permanent immersion bioreactor (BIPER), where the biomass gain and the effect of growth regulators were more efficient in liquid solution crops, especially in the sucrose addition in BIPER, in which the multiplication increased by 1,738 times. In the cultivation of I. tenerifolium, growth regulators influenced the morphology of the branch leaves and the addition of sucrose to the medium intensified the effects of gibberellic acid, which induced bud formation and increased the branch dimensions. In nine in vitro cultivated species, ex situ clonal propagation was performed on different substrates. Propagation was conducted in two steps. The first stage, pre-acclimatization was performed in a growth room under controlled conditions, and the second stage, acclimatization, was performed in a greenhouse. Pre-acclimatization was relevant for the growth of mosses still in the early stage of development. The acclimatization favored the colonization of gametophytes and the increase of colony density. The substrates Bioplant and bioplant/soil showed the best results for B. argenteum, B. coronatum, and I. tenerifolium grown in a greenhouse.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) The growing advances in tissue engineering, the development of cell culture technologies associated with biocompatible and three-dimensional scaffolds have shown to be promising for the regeneration of tissues and organs. The meniscus is constitudet by a fibrocartilaginous tissue, partially vascularized, subjected to great mechanical stresses and when it is injured is removed partially or totally, leading to future joint complications. An unique prosthesis based on polyurethane is marketed, but it is not acessible due to its high cost. In view of this scenario, membranes were obtained by solvent evaporation and the scaffolds by the lyophilization process from a new polyurethane, Poly (Polycaprolactone-co-Trimethylene Carbonate) urethane (Poly (PCL-TMC) urethane). Scanning electron microscopy (SEM) showed the presence of interconnected pores in the three-dimensional structure of the material. The membranes and the scaffolds were submitted to cytocompatibility, proliferation and cell differentiation assays, respectively, by culturing mesenchymal stem cells (MSCs). In most assays, a dynamic and mechanical flow mode bioreactor was used at a rate of 0.4 mL/min with or not application of 1N and 2N compression force, whether or not subjected to differentiation. When forces were applied, the number of cells in the polyurethane scaffolds decreased over time due to polymer fatigue. From these results, the tests were performed only in dynamic flow mode at the rate of 0.4 mL / min. Laser confocal scanning microscopy (LCSM) analysis showed that the rate promoted cell growth and differentiation within the Poly (PCL-TMC) urethane scaffolds. This study demonstrated the applicability of the polymer as a cellular carrier in tissue engineering approaches for future application as a meniscal prosthesis. O crescente avanço na área de engenharia tecidual, o desenvolvimento de tecnologias e técnicas de cultura de células e ainda, a obtenção de arcabouços biocompatíveis e tridimensionais, têm se mostrado como ferramentas promissoras no que compete à regeneração de tecidos e órgãos. O menisco é formado por um tecido fibrocartilaginoso, parcialmente vascularizado, submetido à grandes esforços mecânicos e quando lesionado é retirado parcial ou totalmente, levando à futuras complicações articulares. Uma única prótese a base de poliuretana é comercializada até o momento, mas pouco acessível devido ao seu alto custo. Tendo em vista este panorama, foram obtidos membranas por evaporação de solvente e arcabouços pelo processo de liofilização a partir de uma nova poliuretana, Poli(Policaprolactona-co-Trimetileno Carbonato)uretana (Poli(PCL-TMC)uretana). Por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV) observou-se a presença de poros interconectados na estrutura tridimensional do material. As membranas e os arcabouços foram submetidos à ensaios de citocompatibilidade, proliferação e diferenciação celular, respectivamente, por meio do cultivo de células-tronco mesenquimais (CTMs). Na maior parte dos ensaios, utilizou-se um biorreator em modo de fluxo dinâmico e mecânico a uma taxa de 0,4 mL/min com aplicação de força de compressão de 1N e 2N, submetidos ou não à diferenciação. Quando aplicadas as forças, o número de células nos arcabouços de poliuretana diminuiu ao longo do tempo, devido à fadiga do polímero. A partir desses resultados, os ensaios foram realizados apenas em modo de fluxo dinâmico à taxa de 0,4 mL/min. A análise por microscopia de varredura confocal a laser (MVCL) mostrou que a taxa promoveu o crescimento e a diferenciação celular no interior dos arcabouços de Poli(PCL-TMC)uretana. Este estudo demonstrou a aplicabilidade do polímero como carreador celular em abordagens de engenharia tecidual para futura aplicação como prótese meniscal.

O pão foi uma das primeiras aplicações de processos fermentativos da história. Apesar do papel central da levedura de panificação na qualidade final do produto, pesquisas sobre o impacto de microrganismos não convencionais sobre a complexidade sensorial do pão ainda são escassas. Assim, o presente estudo visa contribuir com as recentes investigações sobre o impacto de leveduras selvagens e não convencionais sobre os parâmetros físico-químicos e perfil aromático de pão. Para isto utilizou-se cepas de Candida tropicalis e Saccharomyces cerevisiae selvagens, isoladas de fruto e casca de árvore do cerrado, respectivamente. Analisou-se o cultivo de forma estática e em biorreator, comparando-se parâmetros cinéticos de crescimento (velocidade específica, tempo de geração e produtividade de células). A capacidade de crescimento em meio com alta concentração de açúcar e a resistência após a liofilização foram analisadas. Com os pães prontos e tendo-se como controle o pão elaborado com levedura Saccharomyces cerevisiae comercial (Dona Benta), comparou-se os principais parâmetros físico-químicos de qualidade do pão (pH, umidade, volume específico, cor da crosta e do miolo), bem como o perfil de compostos voláteis do pão. Observou-se que o cultivo em biorreator foi capaz de atenuar a fase lag de crescimento e reduziu pela metade o tempo de geração das leveduras. As leveduras apresentaram capacidade de crescimento em meio contendo alta concentração de açúcar (115g/L), o que é desejável para leveduras de panificação. O meio contendo 10g/L de maltose favoreceu o crescimento de ambas as leveduras. O pão produzido com a levedura Candida tropicalis (ART101.3) se destacou por possuir os parâmetros físicos mais próximos ao pão controle, a saber: pH=6,00±0,11; volume específico de 2,33±0,06ml/g e umidade de 27,06±2,16%, adicionado da capacidade de produção de compostos voláteis diferentes da levedura controle, como álcool benzílico, acetato de hexila, m-cimeno, α-tujene, β-pineno e dodecano, produzindo pães com maior complexidade sensorial. Assim, o presente trabalho demonstra o potencial de leveduras autóctones do Cerrado para serem utilizadas e exploradas em processos industriais, bem como contribui para a diversificação de culturas iniciadoras de panificação. Bread was one of the first applications of fermentative processes in history. Despite the central role of baking yeast in the final product quality, research on the impact of unconventional microorganisms on the sensory complexity of bread is still scarce. Thus, the present study aims to contribute to recent investigations on the impact of wild and unconventional yeasts on the physicochemical parameters and aromatic profile of bread. For this, strains of wild Candida tropicalis and Saccharomyces cerevisiae, isolated from cerrado fruit and tree bark, respectively, were used. Static and bioreactor cultivation were analyzed by comparing growth kinetic parameters (specific velocity, generation time and cell productivity). Growth capacity in medium with high sugar concentration and resistance after lyophilization were analyzed. With the ready-made breads and having as control the bread made with commercial Saccharomyces cerevisiae yeast (Dona Benta), the main physicalchemical quality parameters of the bread (pH, humidity, specific volume, crust and crumb color) were compared. ), as well as the profile of volatile compounds in bread. Bioreactor cultivation was able to attenuate the lag phase of growth and halved yeast generation time. Yeasts showed growth capacity in medium containing high sugar concentration (115g / L), which is desirable for baking yeasts. The medium containing 10g / L maltose favored the growth of both yeasts. The bread produced with Candida tropicalis yeast (ART101.3) stood out for having the physical parameters closest to the control bread, namely: pH = 6.00 ± 0.11; specific volume of 2.33 ± 0.06ml / g and humidity of 27.06 ± 2.16%, plus the production capacity of volatile compounds other than control yeast such as benzyl alcohol, hexyl acetate, m-cymene, α- tujene, β-pinene and dodecane, producing breads with greater sensory complexity. Thus, the present work demonstrates the potential of native Cerrado yeasts to be used and exploited in industrial processes, as well as contributing to the diversification of bread starter cultures.

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico No Brasil, o setor agroindustrial gera subprodutos, como o bagaço de cana, que após ser processado despertam grande interesse econômico e social. O bagaço de cana é um material lignocelulósico que após pré-tratamento com ácido sulfúrico diluído pode liberar de sua fração hemicelulósica açúcares fermentescíveis, como a D-xilose que pode ser bioconvertida a xilitol, produto de elevado valor agregado com uso farmacêutico e alimentício. Candida tropicalis é a espécie mais estudada nesta bioconversão por produzir o xilitol como principal produto do metabolismo de xilose. No entanto, o isolamento e obtenção de novas linhagens ou espécies de leveduras produtoras de xilitol têm recebido destaque nos últimos anos. Neste contexto, este trabalho propôs investigar a produção de xilitol por leveduras das espécies Cyberlindnera xylosilytica (cinco linhagens) e Wickerhamomyces rabaulensis (onze linhagens) em hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana de açúcar (HHBC). Inicialmente, selecionou-se as melhores produtoras de xilitol em cultivos conduzidos em frascos Erlenmeyers de 125 mL contendo 50 mL de meio complexo YPX (D-xilose 60 gL-1, peptona 20 gL-1, extrato de levedura 10 gL-1). As melhores produtoras de xilitol foram Cyberlindnera xylosilytica:UFMG-CM-Y309 e UFMG-CM-Y409; e Wickerhamomyces rabaulensis: UFMG-CM-Y3716 e UFMG-CM-Y3747. Estas leveduras foram selecionadas para cultivos em frascos Erlenmeyers de 125 mL contendo 50 mL de meio HHBC, em que foi avaliado a influência da suplementação na produção de xilitol usando planejamento fatorial 23 completo (fatores estudados e seus níveis: sulfato de amônio (0-2 gL-1), extrato de farelo de arroz (5-10 gL-1) e extrato de levedura (1-2 gL-1)). As linhagens C. xylosilytica, UFMG-CM-Y309 e UFMG-CM-Y409, foram as melhores produtoras de xilitol em cultivos suplementados com uma fonte alternativa de nitrogênio (extrato de farelo de arroz, 10 gL-1) e pela redução da fonte de nitrogênio mais cara (extrato de levedura, 1 gL-1). Neste caso, a C. xylosilytica UFMG-CM-Y-409 apresentou maior valor na produção de xilitol (14,06 gL-1; Yp/s= 0,63 gg-1; Qp = 0,20 gL-1h-1). Na sequência, foram realizados cultivos com as duas linhagens de C. xylosilytica para avaliar a influência da concentração de inóculo e disponibilidade de oxigênio em frascos Erlenmeyers de 125 mL variando volume de HHBC (25, 50 ou 75 mL) com uso de um planejamento fatorial 22 completo. A linhagem UFMG-CM-Y309 apresentou máxima produção de xilitol (22,13 gL-1, Yp/s =0,75 gg-1 e Qp= 0,18 gL-1h-1) com o uso de 1,0 gL-1 de inóculo e 25 mL de meio HHBC e foi selecionada para cultivos em biorreator de bancada (2L). Foi avaliada em biorreator de bancada o desempenho da Cyberlindnera xylosilytica (UFMG-CM-Y309) em condições previamente selecionadas em hidrolisado hemicelulósico de bagaço de cana de açúcar e constatou-se que em condição de menor transferência de oxigênio (kLa de 21,60 h-1) a produção em xilitol foi similar aos ensaios em frascos Erlenmeyers. A condução do processo em menor transferência de oxigênio favoreceu a manutenção da velocidade específica máxima de crescimento celular (μx = 0,050 h-1) em níveis mais baixos do que na condição de maior transferência de oxigênio dissolvido no meio (kLa de 35,60 h-1) e com isso favoreceu-se a produção de xilitol (19,56 g/L) por Cyberlindnera xylosilytica (UFMG-CM-Y309) em biorreator de bancada. In Brazil the agroindustrial sector generates byproducts, such as sugarcane bagasse which after correct processing and destination arouse great economic and social interest. The sugarcane is a lignocellulosic material, wich after pretreatment with dilute sulfuric acid, can release fermentable sugars from its hemicellulosic fraction, such as D-xylose that can be bioconverted to xylitol, a high added value product with pharmaceutical and food use. Candida tropicalis is the most studied species in this bioconversion for producing xylitol as the main product of xylose metabolism. However, the isolation and obtaining of new xylitol-producing strains or species have been highlighted in recent years. In this context, this work proposes the investigation of xylitol production by strains of the yeast species Cyberlindnera xylosilytica (five strains) and Wickerhamomyces rabaulensis (eleven strains) using sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolysate (HHBC). Initially, the best xylitol producers were cultured in 125 mL Erlenmeyer flasks containing 50 mL of complex medium YPX (D-xylose 60 gL-1, 20 gL-1 peptone, 10 gL-1 yeast extract). The best producers of xylitol were Cyberlindnera xylosilytica: UFMG-CM-Y309 and UFMG-CM-Y409, and Wickerhamomyces rabaulensis: UFMG-CM-Y3716 and UFMG-CM-Y3747). These yeasts were selected for cultures in 125 mL Erlenmeyer flasks containing 50 mL of HHBC medium, in which carried out the influence of supplementation in the xylitol production using complete factorial design (factors studied and their levels: ammonium sulphate (0 -2 gL-1), rice bran extract (5-10 gL-1), and yeast extract (1-2 gL-1). C. xylosilytica UFMG-CM-Y-309 and UFMG-CM-Y-409 strains were the best xylitol producers in cultures supplemented with an alternative source of nitrogen (rice bran extract, 10 gL-1) and for the reduction of the more expensive nitrogen source (yeast extract, 1.0 gL-1). In this case, C. xylosilytica UFMG-CM-Y-409 stands out as the largest producer of xylitol (P 14.06 gL-1, Yp/s 0.63 gg-1, Qp 0.20 gL-1h-1). Afterwards, cultures were carried out with two strains C. xylosilytica to evaluate the influence cell concentrations and oxygen availability in 125 mL Erlenmeyer flasks varying HHBC volume (25, 50 or 75 mL) using complete factorial design 22. The strain UFMG-CM-Y309 showed maximum yield of xylitol (22.13 gL-1, Yp/s 0.75 g/g-1 and Qp 0.18 gL-1h-1) with the use of 1.0 gL-1 of inoculum and 25 mL of HHBC medium and was selected for cultures in bench bioreactor (2L). The performance of Cyberlindnera xylosilytica (UFMG-CM-Y309) under pre-selected conditions in sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolysate was evaluated in bench bioreactor and it was found that under conditions of lower oxygen transfer (kLa 21.60 h-1) the production of xylitol was similar to the assays in Erlenmeyer flasks. The conduction of the process in lower oxygen transfer favored the maintenance of the maximum specific rate of cell growth (μx = 0.050 h-1) at lower levels, than in condition of greater oxygen transfer dissolved in the medium (kLa of 35.60 h-1) and with this, the production of xylitol (19.56 gL-1) by Cyberlindnera xylosilytica (UFMG-CM-Y309) in a bench bioreactor was favored.

RESUMO O monitoramento dos parâmetros físico-químicos em resíduos sólidos urbanos (RSU) é de grande importância, por descrever as condições nas quais os fenômenos de degradação se processam. O pH, assim como a demanda biológica de oxigênio (DBO) e a demanda química de oxigênio (DQO), permite acompanhar o processo de decomposição dos RSU em aterros sanitários, indicando a evolução da degradação microbiológica da matéria orgânica e a evolução global do processo de estabilização da massa de resíduos. Este trabalho teve como objetivo avaliar, por meio dos parâmetros físico-químicos, a decomposição dos RSU depositados em um biorreator na cidade de Campina Grande (PB). Este estudo contou com a construção de um biorreator que simula um aterro sanitário em escala real. Os resultados inicialmente mostraram que os resíduos apresentaram altas concentrações de DQO e DBO e baixos valores de pH. Ao longo do monitoramento houve crescimento do pH e redução nas concentrações de DQO e DBO. Pode-se concluir que a biodegradação dos resíduos se desenvolveu de maneira eficaz, de acordo com o tempo de degradação para o período monitorado, e que a matéria orgânica encontra-se em estágio avançado de decomposição.

Submitted by Elson Ant??nio Sadalla-Pinto (elsonsadalla@gmail.com) on 2019-02-21T20:24:44Z No. of bitstreams: 3 Tese_Vers??o_Defesa_Corre????o_Final.pdf: 1911652 bytes, checksum: 3b72969b869ec6d3d5654f0f689843d4 (MD5) Carta de encaminhamento.pdf: 342288 bytes, checksum: 659ff66581764b7e99c84da92b0fd4be (MD5) Ata de defesa.pdf: 431004 bytes, checksum: 00b37682d64eb38b81a9bb41a525dd17 (MD5) Approved for entry into archive by PPGBIOTEC Biotecnologia (ppg_biotec.ufam@yahoo.com.br) on 2019-03-07T15:19:28Z (GMT) No. of bitstreams: 3 Tese_Vers??o_Defesa_Corre????o_Final.pdf: 1911652 bytes, checksum: 3b72969b869ec6d3d5654f0f689843d4 (MD5) Carta de encaminhamento.pdf: 342288 bytes, checksum: 659ff66581764b7e99c84da92b0fd4be (MD5) Ata de defesa.pdf: 431004 bytes, checksum: 00b37682d64eb38b81a9bb41a525dd17 (MD5) Approved for entry into archive by Divis??o de Documenta????o/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2019-03-08T18:19:34Z (GMT) No. of bitstreams: 3 Tese_Vers??o_Defesa_Corre????o_Final.pdf: 1911652 bytes, checksum: 3b72969b869ec6d3d5654f0f689843d4 (MD5) Carta de encaminhamento.pdf: 342288 bytes, checksum: 659ff66581764b7e99c84da92b0fd4be (MD5) Ata de defesa.pdf: 431004 bytes, checksum: 00b37682d64eb38b81a9bb41a525dd17 (MD5) Made available in DSpace on 2019-03-08T18:19:34Z (GMT). No. of bitstreams: 3 Tese_Vers??o_Defesa_Corre????o_Final.pdf: 1911652 bytes, checksum: 3b72969b869ec6d3d5654f0f689843d4 (MD5) Carta de encaminhamento.pdf: 342288 bytes, checksum: 659ff66581764b7e99c84da92b0fd4be (MD5) Ata de defesa.pdf: 431004 bytes, checksum: 00b37682d64eb38b81a9bb41a525dd17 (MD5) Previous issue date: 2018-03-31 FAPEAM - Funda????o de Amparo ?? Pesquisa do Estado do Amazonas 92 99281-4038 The heterologous expression of recombinant growth hormone from tambaqui (rtGH), Colossoma macropomum, in the methylotrophic yeast Pichia pastoris points to the prospect of generating an innovative biotechnological product for Brazilian fish farming, especially for the cultivation of tambaqui. In this perspective, this research aimed to evaluate the potential of rtGH expression in yeast P. pastoris, in shaken flasks and in bioreactor. Initially, a selection of the transforming clones of P. pastoris with the capacity to produce the best rtGH levels was carried out, taking into account the phenotype. In order to improve the level of rtGH expression in the shaken flasks system, the statistical tools of factorial experimental planning were used. First, a screening design based on the Plackett and Burman design was used to select the most significant parameters related to the production of rtGH and biomass: yeast extract, peptone, urea, phosphate buffer, biotin, methanol, inoculum and pH. Subsequently, the selected parameters, methanol and peptone, were evaluated in DCCR and analyzed using the response surface methodology. Finally, a fermentation was carried out in batch fed by pulses of methanol and the kinetic profile of the determined rtGH production. The results indicated clone 32b, Mut+ phenotype, as the most productive. Methanol was identified as the most important parameter for rtGH production, followed by peptone, biotin and inoculum. In relation to biomass formation, methanol, yeast extract and phosphate buffer were the most important parameters. According to the obtained model, the concentrations of 1.55% methanol and 2.8% peptone were considered optimal for rtGH production. The model was validated with increased rtGH production from 0.3 mg / L to 2.4 mg / L in the optimized condition. Bioreactor fermentation conducted in batch pulsed methanol resulted in a rtGH production level of 250 mg / L, approximately 100 times greater than that obtained in shaken flasks. This research pioneered the development of optimization strategies for rtGH production in P. pastoris using shaken flasks and bioreactor. A express??o heter??loga do horm??nio de crescimento recombinante de tambaqui (rtGH), Colossoma macropomum, na levedura metilotr??fica Pichia pastoris aponta a perspectiva de gera????o de um produto biotecnol??gico inovador para a piscicultura brasileira, em especial para o cultivo do tambaqui. Nessa perspectiva, esta pesquisa teve por objetivo avaliar o potencial de express??o do rtGH na levedura P. pastoris, em sistema de frascos agitados e em biorreator. Inicialmente foi realizada uma sele????o dos clones transformantes de P. pastoris com capacidade de produzir os melhores n??veis de rtGH, levendo em considera????o o fen??tipo. Para melhorar o n??vel de express??o do rtGH em sistema de frascos agitados, foram utilizadas as ferramentas estat??sticas de planejamento experimental fatorial. Primeiramente, um screening design baseado no delineamento Plackett e Burman foi utilizado para sele????o dos par??metros mais significativos relacionados ?? produ????o de rtGH e biomassa: extrato de levedura, peptona, ureia, tamp??o fosfato, biotina, metanol, in??culo e pH. Posteriormente, os par??metros selecionados, metanol e peptona, foram avaliados em DCCR e analisados por meio da metodologia de superf??cie de resposta. Por fim, foi realizada uma fermenta????o conduzida em batelada alimentada por pulsos de metanol e o perfil cin??tico de produ????o do rtGH determinado. Os resultados obtidos indicaram o clone 32b, fen??tipo Mut+, como o mais produtivo. O metanol foi apontado como o par??metro mais importante para a produ????o do rtGH, seguido da peptona, biotina e in??culo. Em rela????o ?? forma????o de biomassa, o metanol, extrato de levedura e tamp??o fosfato foram os par??metros mais importantes. De acordo com o modelo obtido, as concentra????es de 1,55 % de metanol e 2,8% de peptona foram consideradas ??timas para produ????o do rtGH. O modelo foi validado com aumento da produ????o de rtGH de 0,3 mg/L para 2,4 mg/L na condi????o otimizada. A fermenta????o em biorreator, conduzida em batelada alimentada por pulsos de metanol, resultou num n??vel de produ????o de rtGH de 250 mg/L, aproximadamente 100 vezes superior ao obtido em frascos agitados. Esta pesquisa foi pioneira no desenvolvimento de estrat??gias de otimiza????o da produ????o do rtGH em P. pastoris utilizando frascos agitados e biorreator.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Phytocystatins are inhibitors of cysteine peptidases found naturally in plants. Sugarcane cystatins are distinguished by their high inhibitory activity and possible biotechnological applications. In this work, a comparative panel of the inhibitory activities of CaneCPIs 1, 2, 3, 4, 5, and 6 against relevant human cathepsins and a cathepsin L of the sugarcane weevil, Sphenophorus levis, demonstrated the inhibitory efficiency of these cystatin. From this panel it was possible to observe that CaneCPIs 4 and 5 have potent inhibitory activity with very low Ki values for all cathepsins tested. Due to the insolubility of CaneCPI-4 produced in E. coli, Cterminal mutations were performed to make it more soluble, but were not able to alter solubility of the protein, but rather its inhibitory capacity. CaneCPI-4 was also expressed in Pichia pastoris. An increase in scale was carried out for the production of CaneCPIs 4 and 5 in bioreactor, and CaneCPI-5 was successfully expressed and used in a study that showed its ability to adhesion to dental enamel and protection against acid erosion. CaneCPI-4 was subjected to lyophilization with different stabilizers and it was shown to be stable even without the use of them, proving that this cystatin is quite stable even under stressful conditions for the molecule. Therefore, this study demonstrates the inhibitory potential of CaneCPIs, the possibility of producing them in bioreactor and of being lyophilized, all this information is important for a future industrial production and commercial use of sugarcane cystatin for various biotechnological purposes. As fitocistatinas são inibidores de cisteíno peptidases encontradas naturalmente em plantas. As cistatinas de cana-de-açúcar destacam-se pela sua alta atividade inibitória e possíveis aplicações biotecnológicas. Neste trabalho, um painel comparativo das atividades inibitórias das CaneCPIs 1, 2, 3, 4, 5 e 6 contra relevantes catepsinas humanas e uma catepsina L de um inseto praga da cana-deaçúcar, Sphenophorus levis, demonstrou a eficiência inibitória destas cistatinas. A partir deste painel foi possível observar que as CaneCPIs 4 e 5 possuem potente atividade inibitória com valores de Ki bastante baixos para todas as catepsinas testadas. Devido a insolubilidade da CaneCPI-4 produzida em E. coli, mutações no C-terminal foram realizadas para torná-la mais solúvel, porém não foram capazes de alterar sua solubilidade, mas sim sua capacidade inibitória. A CaneCPI-4 também foi expressa em Pichia pastoris. Um aumento de escala foi realizado para a produção das CaneCPIs 4 e 5 em biorreator, sendo a CaneCPI-5 expressa com sucesso e utilizada em um trabalho que mostrou sua capacidade de adesão ao esmalte dentário e proteção contra a erosão ácida. A CaneCPI-4 foi submetida à liofilização com diferentes estabilizadores e mostrou-se estável mesmo sem o uso dos mesmos, provando que essa cistatina é bastante estável mesmo em condições estressantes para a molécula. Portanto, neste trabalho é demonstrado o potencial inibitório das CaneCPIs, a possibilidade de produzí-las em biorreator e de serem liofilizadas, todas essas informações são importantes para uma futura produção industrial e uso comercial das cistatinas de cana-de-açúcar para diversos fins biotecnológicos.

O flogroglucinol é um composto fenólico conhecido por suas propriedades associadas à promoção do crescimento das plantas, entretanto aplicações e efeitos no cultivo in vitro vegetal raramente são relatados. O presente trabalho teve como objetivo determinar a melhor concentração do floroglucinol para o crescimento e multiplicação das bananeiras Prata Gorutuba e Grand Naine em três sistemas de cultivo. No primeiro trabalho, foram avaliadas as características altura, diâmetro, número de folhas e número de raízes de três clones da bananeira Prata Gorutuba em meio líquido e semissólido. No segundo trabalho, foram avaliadas as características altura, diâmetro, número de folhas, comprimento de folhas, número de raízes e comprimento de raízes das cultivares Prata Gorutuba e Grand Naine em biorreatores de imersão temporária. Para meio líquido e semissólido, observou-se que o floroglucinol associado ao BAP e ANA, influenciou no desenvolvimento dos explantes dos clones da banana Prata Gorutuba, indicando, também, um comportamento diferente sob os meios (líquido e semissólido) empregados. Já para o cultivo em biorreatores, o floroglucinol teve influência sobre o desenvolvimento dos explantes dos clones de Prata Gorutuba e da cultivar Grand Naine. No entanto a testemunha (sem floroglucinol) apresentou resultados significativamente superiores aos tratamentos com o floroglucinol o qual, associado à citocinina e à auxina, influencia no desenvolvimento das cultivares Prata Gorutuba e Grand Naine, mostrando diferenças sob os meios empregados. Phlogroglucinol is a phenolic compound known for its properties associated with the promotion of plant growth, however, applications and effects on in vitro plant culture are rarely reported. The objective of this work was to determine the best phloroglucinol concentration for the growth and multiplication of the Prata Gorutuba and Grand Naine banana plants in three cultivation systems. In the first work, the characteristics height, diameter, number of leaves and number of roots of three clones of the Gorutuba Silver banana plant were evaluated in liquid and semi - solid medium. In the second work, height, diameter, number of leaves, leaf length, root number and root length of the cultivars Prata Gorutuba and Grand Naine were evaluated in temporary immersion bioreactors. In the first work it can be observed that the floroglucinol associated with BAP and ANA, influenced the development of the clones of the banana Prata Gorutuba, showing different behavior under the media (liquid and semi-solid) used. In the second study, floroglucinol had influence on the development of the clones of Prata Gorutuba and the cultivar Grand Naine. However, the control (without phloroglucinol) presented significantly better results than the treatments with phloroglucinol. The phloroglucinol associated with cytokinin and auxin influences the development of the cultivars Prata Gorutuba and Grand Naine, showing differences under the means employed.

As microalgas são conhecidas pela sua elevada capacidade fotossintética e pela produção de compostos de alto valor agregado. Nutrientes essenciais como nitrogênio e carbono, a intensidade da luz e a temperatura são responsáveis por mudanças substanciais na produção de biomassa e compostos de interesse. Este trabalho teve como objetivo estudar os fatores como concentração de nitrogênio, variação da temperatura, regime de iluminação e regime de operação do fotobiorreator (batelada, batelada repetida e contínuo) que afetam a formação e a composição da biomassa (proteínas, lipídeos, carboidratos, ácidos graxos e carotenoides) da microalga Heterochlorella luteoviridis e desenvolver um sistema de cultivo para a utilização do CO2 formado durante a fermentação alcoólica na produção de vinho. Primeiramente foram avaliados os efeitos da temperatura (22 °C a 32 °C) e concentrações de nitrogênio (75 mg L-1 a 375 mg L-1 NaNO3) sobre a formação de biomassa H. luteoviridis e sua composição química. A concentração de nitrogênio e a temperatura influenciaram no teor de carboidratos, carotenoides e proteínas, contudo não afetaram o perfil qualitativo de carotenoides e ácidos graxos. A maior concentração de biomassa (3,35 g L-1) foi obtida com a maior concentração de nitrogênio testada. Mantendo-se a temperatura fixa (27 °C) realizaram-se cultivos com concentração de nitrogênio entre 300 mg L-1 e 750 mg L-1 NaNO3. A máxima produção de biomassa (5,26 g L-1) e carotenoides (2,06 mg g-1) foi obtida com concentração de nitrogênio de 650 mg L-1 NaNO3. As cinéticas de crescimento e consumo de nitrogênio em batelada foram ajustadas a modelos fenomenológicos. O modelo matemático proposto neste trabalho mostrou o melhor ajuste para biomassa (R2 = 0,994) e consumo de nitrogênio (R2 = 0,996). A partir deste modelo foram realizadas simulações de cultivo em modo de operação batelada repetida e contínuo com diferentes taxas de diluição e os cultivos com as maiores produtividades de biomassa preditas foram validados experimentalmente. As culturas em batelada repetida apresentaram produtividade de biomassa menor que a predita, enquanto que a contínua apresentou produtividade similar à predita pelo modelo (1,09 ± 0,01 g L-1 d-1). Os cultivos em batelada-repetida e contínuo apresentaram biomassa com maiores teores de proteínas, ácidos graxos poli-insaturados ômega 3 e carotenoides quando comparados à batelada. O cultivo contínuo foi repetido utilizando CO2 proveniente da fermentação alcoólica da produção de vinho como fonte de carbono, o qual apresentou comportamento similar ao cultivo com a CO2 comercial. Por fim, avaliou-se os efeitos da intensidade e dos comprimentos de onda da luz no crescimento e na composição da microalga H. luteoviridis. As culturas iluminadas por LED brancos com intensidade máxima de 1500 μmol m-2 s-1 apresentaram maiores produtividades de biomassa (0,29 g L-1 d-1). Comparando culturas iluminadas por LEDs vermelhos e/ou azuis, os primeiros estimularam o crescimento da biomassa enquanto que os últimos estimularam a biossíntese de carotenoides, lipídeos e proteínas. Microalgae are known for their high photosynthetic activity and by the production of high-value products. Essential nutrients, like nitrogen and carbon, light intensity, and temperature are responsible for substantial changes in biomass and compounds production. This work aimed to study the parameters as concentration of nitrogen, temperature variation, lighting regime and operation regime of the photobioreactor (batch, repeated-batch and continuous) that affect biomass production and composition (proteins, lipids, carbohydrates, fatty acids and carotenoids) of the microalga Heterochlorella luteoviridis, and to develop an integrated culture system to use the CO2 from alcoholic wine fermentation to grow the microalga. Firstly, the effects of temperature (22 °C to 32 °C) and nitrogen concentration (75 mg L-1 to 375 mg L-1 NaNO3) were evaluated. Both parameters affected carbohydrates, carotenoids and protein contents in the biomass but did not affect the qualitative profile of carotenoids and fatty acids. The highest biomass concentration (3.35 g L-1) was achieved at the highest nitrogen concentration. New cultures were performed using nitrogen concentration between 300 mg L-1 and 750 mg L-1 NaNO3, and keeping temperature fixed at 27 °C. The maximal biomass and carotenoid production, 5.26 g L-1 and 2.06 mg g-1, were achieved using 650 mg L-1 NaNO3. The biomass growth and nitrogen consumption were adjusted by phenomenological models. The model proposed in this work showed the highest adjust for biomass (R² = 0.994) and nitrogen (R² = 9.996) data. This model was used to simulate repeated-batch and continuous cultures using several dilution rates. The cultures with the highest predicted biomass productivities were experimentally validated. The repeated-batch cultures showed lower biomass productivities than the predicted one, while the continuous culture showed biomass productivity similar to the one predicted by the model (1.09 ± 0.01 g L-1 d-1). The biomass resultant from these cultures had higher contents of proteins, omega-3 polyunsaturated fatty acids and carotenoids, compared to the biomass from batch cultures. The continuous culture was repeated using CO2 from wine fermentation as a carbon source. The results were similar to the ones using commercial CO2, showing the feasibility of the integrated process. Finally, the effects of light intensity and wavelength were evaluated on the growth and composition of H. luteoviridis biomass. Cultures illuminated with white LEDs at maximum intensity of 1500 μmol m-2 s-1 showed the higher biomass productivity, 0.29 g L-1 d-1. Comparing cultures illuminated with red and/or blue LEDs, the former stimulated biomass growth and the latter the carotenoid, lipids and protein biosynthesis.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Biossurfactantes são moléculas de origem microbiana que possuem importante ação na redução tensão superficial. Dentre os biossurfactantes mais efetivos estão os lipopeptídeos produzidos por bactérias do gênero Bacillus, especialmente a Surfactina. Estes biocompostos apresentam uma série de vantagens que potencializam suas aplicações, tais como: estabilidade frente a condições extremas (pH, temperatura), diversidade de estruturas químicas, excelentes propriedades superficiais e ecológicas, ação antibiótica frente a microrganismos patógenos, dentre outras. Diante deste contexto, neste trabalho foi avaliada a produção de biossurfactantes totais e a Surfactina por Bacillus amyloliquefaciens IT45, quando variada a concentração dos reagentes presentes no meio de cultivo. As fermentações submersas foram realizadas em mesa agitadora industrial e em biorreator piloto de capacidade 40 litros. Para aperfeiçoar a concentração dos reagentes presentes no meio de cultura, um Planejamento Composto Central foi desenvolvido com propósito de avaliar a influência de três variáveis (xarope de glicose, extrato de levedura e cloreto de cálcio) na tensão superficial, na produção de biossurfactantes totais e no açúcar residual. Depois das análises estatísticas, quando as variáveis estavam nas concentrações (g.L-1) de 20 para xarope de glicose, 15 para extrato de levedura e 4 para cloreto de cálcio, a tensão superficial (mN/m) foi reduzida de valores acima de 50 para 30, o açúcar residual foi mínimo e igual a 31% e a produção de biossurfactantes totais foi máxima e igual a 5,5 g.L-1, depois de um período de cultivo de 48 horas. A caracterização do biossurfactante sugeriu a presença da Surfactina e este composto foi quantificado no tempo de retenção de 13,5 minutos. Com intuito de saber a real produção de Surfactina e crescimento biomassa celular, foram feitas fermentações em biorreator piloto de 40 litros e os resultados mostraram bastantes favoráveis. O tratamento com maior destaque foi referente à receita sugerida pelo Planejamento Composto Central em que o xarope de glicose, extrato de levedura e cloreto de cálcio estavam nas concentrações (g.L-1) de 20, 15 e 4, respectivamente. Neste cultivo o crescimento celular de 6,0 x 109 CFU.mL-1, produção de Surfactina de 0,63 g.L-1 e açúcar residual de 28%. Também foi realizado teste de atividade antimicrobiana contra 5 fungos patogênicos de diferentes gêneros. O caldo fermentado livre de células mostrou-se promissor, pois causou inibição em 4 fungos dos 5 estudos. Portanto, os resultados demonstram que o Bacillus amyloliquefaciens IT45 tem potencial para produção de biocompostos, uma vez que não necessita de altas concentrações de fonte de carbono e nitrogênio para seu desenvolvimento. Biosurfactants are molecules of microbial origin that have superficial action. Among the most effective are the lipopeptide biosurfactants produced by Bacillus, especially surfactin. These biological products have a number of advantages that potentiate their applications, such as: stability to extreme conditions (pH, temperature), diversity of chemical structures, excellent surface and ecological properties, antibiotic action against pathogenic microorganisms, etc. In this context, the productions of total biosurfactants and Surfactin by Bacillus amyloliquefaciens IT45 were evaluated when the reagents concentration present in the culture medium varied. The submerged fermentations were carried out in an industrial shaker and in a pilot bioreactor of 40 liters capacity. In order to improve the reactants concentration, a Central Composite Design was developed to evaluate the influence of three variables (glucose syrup – Glucodry, yeast extract and calcium chloride) on superficial tension, total biosurfactant production and residual sugar. After statistical analyzes, when the variables were in the concentrations (g.L-1) of 20 for Glucodry, 15 for yeast extract and 4 for calcium chloride, the superficial tension (mN/m) reduces values above 50 to about 30, the residual sugar was minimal, around 31% and the total biosurfactant production was maximum, around 5.5 gL-1, after a period of 48 hours. The characterization of the biosurfactant identified Surfactin presence that was quantified in the retention time of 13.5 minutes. In order to know the real production of Surfactin and cellular biomass growth, fermentations were made in a 40 liter pilot bioreactor and the results were quite favorable. The most important culture medium suggested by the Central Composite Design, where glucose syrup, yeast extract and calcium chloride were in the concentrations (g.L-1) of 20, 15 and 4, respectively. For this fermentation, the cellular growth was 6.0 x 109 CFU.mL-1, Surfactin production was 0.63 g.L-1 and residual sugar was 28%. The results demonstrate that Bacillus amyloliquefaciens IT45 has potential to produce biosurfactants and does not require high concentrations of carbon and nitrogen sources for its development. Dissertação (Mestrado)

Submitted by Maria Beatriz Vieira (mbeatriz.vieira@gmail.com) on 2018-06-11T16:27:45Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) resumo_dissertacao_daniele_de_souza_masiero.pdf: 23649 bytes, checksum: 3c666bef05b41b7c3704d03fde630a6b (MD5) Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2018-06-11T16:56:41Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) resumo_dissertacao_daniele_de_souza_masiero.pdf: 23649 bytes, checksum: 3c666bef05b41b7c3704d03fde630a6b (MD5) Made available in DSpace on 2018-06-11T16:56:42Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) resumo_dissertacao_daniele_de_souza_masiero.pdf: 23649 bytes, checksum: 3c666bef05b41b7c3704d03fde630a6b (MD5) Previous issue date: 2017-06-27 Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq O cultivo in vitro é uma importante ferramenta para a propagação da batata-doce e diferentes fatores podem interferir na exequibilidade desta técnica, como a composição do meio de cultura e o microambiente no qual as plantas são expostas. O presente estudo teve como objetivo avaliar o desempenho das cultivares BRS Amélia, BRS Cuia e BRS Rubissol de batata-doce, cultivadas in vitro em duas concentrações de sacarose, duas combinações de espectro luminoso e dois sistemas de cultivo. Para isso o trabalho foi dividido em três experimentos: no primeiro, testou-se duas concentrações de sacarose em biorreator de imersão temporária configurado na combinação de espectro vermelho e branco; no segundo utilizou-se duas concentrações de sacarose em biorreator de imersão temporária configurado na combinação de espectro vermelho e azul; no terceiro, testou-se duas concentrações de sacarose em meio semissólido configurado na combinação de espectro vermelho e branco. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, em esquema fatorial 2x3: duas concentrações de sacarose (15g L-1 ou 30g L-1) e 3 cultivares (BRS Amélia, BRS Cuia e BRS Rubissol). As variáveis analisadas foram: comprimento de parte aérea, número médio de folhas, número e comprimento de raízes, número e comprimento de brotações, índices de clorofila a, b e total e porcentagem de aclimatização. Para os três experimentos o uso de 30g L-1 de sacarose no meio de cultivo resultou nas maiores médias em todas as variáveis analisadas e a cultivar BRS Cuia foi a que apresentou o melhor desempenho nas condições estudadas. No sistema semissólido foi possível verificar um grande número e comprimento de raízes, enquanto que no sistema de imersão temporária foi verificada presença de brotações em todas as cultivares e maiores médias de comprimento de parte aérea. Concluiu-se que a concentração de 30g L-1 de sacarose no meio de cultura proporciona taxas satisfatórias de crescimento e aclimatização das três cultivares em estudo, sendo recomendada para a micropropagação da espécie. A combinação de espectro luminoso vermelho e azul proporciona maior comprimento de parte aérea, número de folhas e comprimento de raiz quando comparado ao espectro vermelho e branco. A „BRS Rubissol‟ tem melhor desempenho no sistema convencional, a „BRS Amélia‟ no sistema de imersão temporária, enquanto a „BRS Cuia‟ desenvolve-se igualmente independente do sistema de cultivo utilizado. In vitro cultivation is an important tool for the propagation of sweet potatoes and different factors may interfere with the feasibility of this technique, such as the composition of the culture medium and the microenvironment in which the plants are exposed. The objective of this study was to evaluate the performance of BRS Amélia, BRS Cuia and BRS Rubissol sweet potato cultivars grown in vitro in two concentrations of sucrose, two combinations of light spectrum and two cultivation systems. For the work in division in three experiments: in the first, two concentrations of sucrose in temporary immersion bioreactor configured in the combination of red and white spectrum were tested; In the second, two concentrations of sucrose in a temporary immersion bioreactor configured in the combination of red and blue spectrum are used; In the third, two concentrations of sucrose in semisolid medium configured in the red and white spectrum combination were tested. The experimental design was completely randomized in a factorial 2x3: two concentrations of sucrose (15g L-1 or 30g L-1) and 3 cultivars (BRS Amélia, BRS Cuia and BRS Rubissol). The analyzed variables were: shoot length, number of leaves, number and length of roots, number and length of buds, chlorophyll a, b and total rate and percentage of acclimatization. For the three experiments, the use of 30g L-1 of sucrose in the culture medium resulted in the highest averages in all analyzed variables and the cultivar BRS Cuia was the one that presented the best performance under the conditions studied. In the semisolid system it was possible to verify a large number and length of roots, whereas in the temporary immersion system, the presence of sprouts was verified in all the cultivars and larger averages of shoot length. It was concluded that the concentration of 30 g L-1 of sucrose in the culture medium provides satisfactory rates of growth and acclimatization of the three cultivars under study, being recommended for the micropropagation of the species. The combination of red and blue light spectrum provides greater shoot length, number of leaves and root length when compared to the red and white spectrum. 'BRS Rubissol' performs better in the conventional system, 'BRS Amelia' in the temporary immersion system, while 'BRS Cuia' is also developed independent of the culture system used.

RESUMO O monitoramento do metano (CH4) gerado em biorreatores permite avaliar o desenvolvimento da biodegradação anaeróbia dos resíduos sólidos orgânicos (RSO). O objetivo deste artigo foi avaliar as interposições ocasionadas por fatores físico-químicos nas concentrações de metano gerado em um biorreator de bancada preenchido com RSO provenientes de uma escola da cidade de Campina Grande (PB), Brasil. A metodologia empregada na pesquisa consistiu na confecção e instrumentação de um biorreator de bancada de 0,03 m3 de capacidade, no qual foi realizado o monitoramento das concentrações de metano, análise microbiológica e dos parâmetros físico-químicos durante um período de 355 dias. A partir da análise dos resultados, foi constatado que o pH esteve acima de 7,0 durante a maior parte do monitoramento, indicando que a alcalinidade apresentada pelo material utilizado no preenchimento do biorreator foi suficiente para impedir que o acúmulo de ácidos voláteis ocorrido na fase inicial do monitoramento acarretasse a desestabilização do sistema. Dessa forma, foi possível concluir que os parâmetros físico-químicos analisados contribuíram de forma satisfatória para a biodegradação dos resíduos, levando em consideração que as concentrações de metano atingiram os níveis esperados para esse tipo de reator, chegando a valores próximos a 60%. ABSTRACT The monitoring of the methane (CH4) generated in bioreactors allows to evaluate the development of the anaerobic biodegradation of organic solid waste (OSW). The aim of this paper was to evaluate the interpositions caused by physicochemical factors in the methane concentrations generated on a bench bioreactor filled with OSW from a school in the city of Campina Grande (PB), Brasil. The methodology used in the research consisted in confection and instrumentation of a bioreactor of 0.03 m3 capacity, in which were carried out monitoring of methane concentrations, microbiological analysis and of the physical-chemical parameters during a period of 355 days. From the analysis of the results, was found that the pH was above 7.0, during for the most part of the monitoring, indicating that the alkalinity presented by the material used to fill the bioreactor was enough to impede the accumulation of volatile acids occurred in the initial phase of monitoring entailed the destabilization of the system. Thus, it was possible to concluded that the physical-chemical parameters analyzed contributed of satisfactory form for the biodegradation of the waste, leading in consideration that methane concentrations reached the levels expected for this type of reactor, reaching values close to 60%.

RESUMO Os processos industriais de produção têxtil têm como característica o uso de grandes volumes de água durante as etapas de lavagem e tingimento dos tecidos, resultando em efluentes com enorme diversidade e complexidade química. A presença de corantes dissolvidos é bastante visível e problemática, considerando sua recalcitrância e cinética de degradação lenta. Neste trabalho, o fungo Lasiodiplodia theobromae MMPI foi avaliado quanto à capacidade de descoloração de efluente industrial têxtil. Os ensaios foram conduzidos em biorreator de bancada (5 L) com tempo de incubação de 192 horas. A eficiência de descoloração variou de 19,52% (24 h) a 91,26% (168 h) e a produção de biomassa micelial variou de 1,23 g.L-1 (24 h) a 7,60 g.L-1 (168 h). Produção de exopolissacarídeo (EPS) também foi observada, com quantidades variando de 2,84 g L-1 em 24 h a 4,28 g.L-1 em 48 h. A caracterização do efluente industrial indicou valores de alguns parâmetros de controle fora dos padrões de lançamento exigidos pela legislação brasileira, com elevada demanda química de oxigênio (DQO) (659 mg.L-1) e demanda bioquímica de oxigênio (DBO5) (328 mg.L-1). A análise de toxicidade utilizando o microcrustáceo Artemia salina demonstrou que a concentração de efluente bruto que causou a mortalidade de 50% dos organismos (CL50) foi de aproximadamente 14,72% (v/v) e ao final do tratamento foi de 4,98% (v/v). Embora o fungo não tenha sido hábil na detoxificação biológica do efluente, ele apresentou resultados promissores quanto à capacidade de remoção de cor, demonstrando potencial de uso em processos auxiliares de tratamento de efluente industrial têxtil visando descoloração. ABSTRACT The industrial processes of textile production are characterized by the use of large volumes of water during the washing steps and fabric dyeing, resulting in effluent with enormous diversity and chemical complexity. The presence of dissolved dyes is quite noticeable and problematic, considering their recalcitrance and slow degradation kinetic. In this work, the Lasiodiplodia theobromae MMPI fungus was evaluated for their ability to removing color from effluent. The assays were performed in a bench-scale bioreactor (5 L) with an incubation time of 192 hours. The decoloring efficiency ranged from 19.52% on 24h to 91,26% on 168 h and the mycelial biomass production ranged from 1.23 g.L-1 (24 h) to 7.60 g.L-1 (168 h). Production of exopolysaccharide (EPS) also was observed, with amounts ranged from 2.84 g.L-1 (24 h) to 4.28 g.L-1 (48 h). The characterization of the effluent showed some values of control parameters outside the discharge standards required by Brazilian law, with high Chemical Oxygen Demand (COD) (659 mg.L-1) and Biochemical Oxygen Demand (BOD5) (328 mg.L-1). The toxicity analysis using the microcrustacean Artemia salina, showed that the raw effluent concentration that caused 50% mortality of organisms (LC50) was approximately 14.72% (v/v) and at the end of treatment was 4.98% (v/v). Although the fungus was not efficient in biological detoxification of the effluent, it showed promising results for its color removal capacity, demonstrating potential for use in auxiliary treatment processes of textile effluents for the color removal.

Submitted by Bruna Silva (bruna.limsi@hotmail.com) on 2017-05-02T13:26:01Z No. of bitstreams: 1 Bruna Lima da Silva.pdf: 1677913 bytes, checksum: e3b7158ad05f6a4b215d38be1be9f5d3 (MD5) Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-05-03T20:20:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_bl_dr_sjrp_par.pdf: 566862 bytes, checksum: bef67b411b10ad225aeabbba9f51cf40 (MD5) Made available in DSpace on 2017-05-03T20:20:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_bl_dr_sjrp_par.pdf: 566862 bytes, checksum: bef67b411b10ad225aeabbba9f51cf40 (MD5) Previous issue date: 2017-03-27 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Peptidases coagulantes microbianas estão sendo cada vez mais utilizadas na indústria láctica para produção de queijos. Produzir uma enzima coagulante com elevada Razão (R) entre a atividade coagulante (AC) ou específica e atividade proteolítica (AP) inespecífica tem se tornado o objetivo de muitos estudos, já que a atividade inespecífica pode prejudicar a qualidade do produto final. O presente estudo objetivou otimizar a produção submersa, aumentar a escala de fermentação, purificar e caracterizar e a aplicar a enzima coagulante do Thermomucor indicae-seudaticae N31 na produção do queijo mussarela. A aplicação do Plackett-Burman e Doehlert design para a otimização da AC resultou no aumento de 11,66 vezes (10,46 para 122,0 U/mL). A melhor condição de produção da enzima em Erlenmeyer foi entre 4,1 - 4,7 % de farelo de trigo, 40,5 a 41,75 ºC °C, 0,4 % (NH4)2SO4, 0,4 % MgSO4.7H2O e 0,1 % NH4NO3, 150 rpm, 96 horas de incubação e pH 5,5. O melhor período para produção da enzima em biorreator com agitação mecânica ocorreu em 96 horas e pH 6,48, apresentando uma Razão AC/AP de 647. A enzima apresentou resistência aos repetidos processos de congelamento e descongelamento. O processo de purificação consistiu da concentração em dialisador tangencial e cromatografia de troca iônica em resina Q-Sepharose com tampão acetato 0,02 mol/L e pH 4,6, apresentando uma banda homogênea em SDS-PAGE. A enzima purificada apresentou pH ótimo 5,3 (R=786), temperatura ótima 65 °C (R=3417), ativação da atividade coagulante durante 24 horas de exposição em pH 4,0 (R=5023) e 4,5 (R=3518) e estabilidade térmica até 55 °C durante 5 horas de exposição (R=480). O CaCl2 influenciou positivamente até a concentração de 0,06 mol/L (AC=101 U/mL). A produção do queijo mussarela foi realizada com o coagulante do Thermomucor indicae-seudaticae N31 (QT) e com um coagulante comercial (QC). Os queijos foram armazenados por um período de 120 dias. As análises de Umidade, Acidez, Gordura, GES, Cinzas, Nitrogênio, Proteína total, NS pH 4.6, NS TCA, Sal, Eletroforese e capacidade de derretimento foram realizadas em períodos específicos ao longo do período de armazenamento. A acidez foi maior no QT enquanto a proteína foi maior no QC em todos os períodos analisados. O NS pH 4.6 e o NS TCA também foram maiores no QT em todos os períodos analisados, exceto no primeiro dia, no qual não foi verificado diferença significativa. Os dois tratamentos não apresentaram diferença em relação ao teor de Umidade, Gordura, GES, Cinzas e Sal. O perfil eletroforético demonstrou que houve maior proteólise no QT. A capacidade de derretimento não 8 diferiu no período do primeiro dia, porém foi maior no QT até o fim da estocagem. Os resultados demonstram que a produção da renina microbiana do Thermomucor indicae-seudaticae N31 pôde ser otimizada, produzida em maior escala no biorreator de bancada e purificada por cromatografia de troca iônica. Sua aplicação na produção do queijo mussarela, resultou em produto de boa qualidade. Estes resultados confirmam que a peptidase coagulante do Thermomucor indicae-seudaticae N31 apresenta potencial para aplicação tecnológica. Microbial peptidases coagulants are being increasingly used in the dairy industry for cheese production. Producing a clotting enzyme with high ratio (R) between milk-clotting activity (MCA) or specific activity and proteolytic activity (PA) or non-specific has become the object of many studies, since non-specific activity may damage the quality of the final product. The present study aimed to optimize submerged production, increase fermentation scale, purify and characterize and to apply the milk-clotting enzyme produced by Thermomucor indicae-seudaticae N31 in the production of mozzarella cheese. The application of Plackett-Burman and Doehlert design to the optimization of MCA resulted in an increase of 11.66 times (10.46 to 122.0 U/mL). The best enzyme production condition in Erlenmeyer was between 4.1 - 4.7 % wheat bran, 40.5 to 41.75 °C, 0.4% (NH4)2SO4, 0.4% MgSO4.7H2O and 0.1% NH 4NO3, 150 rpm, 96 hours of incubation and pH 5.5. The best period for the production of the enzyme in a mechanical agitation bioreactor occurred in 96 hours and pH 6.48, presenting a Ratio MCA/PA of 647. The enzyme showed resistance to repeated freezing and thawing processes. The purification process consisted of the concentration in a tangential dialyzer and ion exchange chromatography on Q-Sepharose resin with 0.02 mol/L acetate buffer and pH 4.6, presenting a homogeneous band on SDS-PAGE. The purified enzyme had an optimum pH of 5.3 (R = 786), optimum temperature 65 ° C (R = 3417), activation of the milk-clotting activity during 24 hours of exposure at pH 4.0 (R = 5023) and 4.5 (R = 3518) and thermal stability at 55 °C for 5 hours of exposure (R = 480). CaCl2 positively influenced until the concentration of 0.06 mol/L (MCA = 101 U/mL). The production of mozzarella cheese was performed with the coagulant Thermomucor indicae-seudaticae N31 (TC) and with a commercial coagulant (CC). The cheeses were stored for a period of 120 days. The analyzes of moisture, acidity, fat, GES, ash, total nitrogen, total protein, NS-pH 4.6, NS-TCA, salt, casein electrophoresis and melting capacity of cheese were performed at specific periods throughout the storage period. The acidity was higher in the TC while the protein was higher in the CC in all periods analyzed. NS-pH 4.6 and NS-TCA were also higher on TC in all the periods analyzed, except on the first day, in which there wasn't significant difference. The two treatments showed no difference in relation to moisture, fat, GES, ash and salt content. The electrophoretic profile showed that there was more proteolysis in the TC. The melting capacity did not differ on the first day, but was higher in the TC until the end of storage. 10 The results demonstrated that the production of the microbial renin of Thermomucor indicae-seudaticae and N31 could be optimized, produced in larger scale in the bench bioreactor and purified by ion exchange chromatography. Its application in the production of mozzarella cheese resulted in good quality product. These results confirm that the milk-clotting peptidase of Thermomucor indicae-seudaticae and N31 presents potential for technological application.

Com a crescente demanda por energia renovável e proteção ambiental, a tecnologia de digestão anaeróbica para a produção de biogás tem atraído atenção considerável em torno do mundo. A digestão anaeróbica é um processo biológico que converte a matéria orgânica em um gás rico, o metano. É uma tecnologia bem estabelecida para o tratamento de resíduos e efluentes com alto conteúdo orgânico, provenientes de processos industriais e atividades domésticas. Neste estudo, a vinhaça, um subproduto da indústria sucroalcooleira e o efluente lácteo, subproduto da indústria de laticínios, foram avaliados para produção de biogás em reator UASB. Os efluentes orgânicos usados neste trabalho foram coletados a partir de indústrias de grande porte, localizadas no Brasil e Alemanha. Para a digestão anaeróbica da vinhaça e do efluente láctico foi utilizado um reator do tipo UASB em escala laboratorial, temperatura mesofílica e com capacidade de 87 L. Para digestão da vinhaça, o reator UASB operou durante 15 dias, com COV de 2 Kg DQO m-3 d-3 e TDH de 11,5 dias. Os resultados obtidos mostraram um bom funcionamento do reator UASB aplicado a vinhaça. Este estudo obteve-se uma eficiência de remoção de DQO de 71% e volume de biogás acumulado de 1160 litros com concentração de metano em torno de 48 a 57 %. Para a biodigestão do efluente lácteo, o reator UASB operou durante 51 dias. A eficiência do reator a partir da taxa de carga orgânica de 6 Kg COD m-3 d-3 e tempo de detenção hidráulica (TDH) de 11,8 foi estudada e seu desempenho foi avaliado pelo monitoramento do pH, DQO, relação de alcalinidade FOS/TAC e produção de biogás. Observou- se a eficiência de remoção de DQO em 71,3 %. O pH do reator foi verificado entre 7.0-7.3 e o valor de FOS/TAC entre 0,129-0,152. A produção média de biogás foi observada em 85,8 litros por dia, e o volume específico de biogás entre 0,46-0,71 L /g DQO por dia. O conteúdo de metano no biogás produzido, apresentou o valor máximo e mínimo em 56,6 % e 40 %, respectivamente With the rising demand for renewable energy and environmental protection, anaerobic anaerobic digestion technology for biogas production has attracted considerable attention around the world. Anaerobic digestion is a biological process that converts organic matter into a methane rich gas. It is a well established technology for the treatment of waste and effluents with high organic content, from industrial processes and domestic activities. In this study, vinasse, a by-product of the sugar and alcohol industry and dairy effluent, a by-product of the dairy industry, were evaluated for biogas production in a UASB reactor. The organic effluents used in this work were collected from large industries located in Brazil and Germany. For the anaerobic digestion of the vinasse and the lactic effluent, a UASB reactor UASB was used in laboratory scale, with a mesophilic temperature and with a capacity of 87 L. For digestion of the vinasse, the UASB reactor operated for 15 days, with COV of 2 Kg COD m-3 d-3 and TDH of 11.5 days. The results obtained in this study showed a good functioning of the UASB reactor applied to vinasse. This study yielded a COD removal efficiency of 71% and an accumulated biogas volume of 1160 liters with a methane concentration of around 48 to 57%. For the digestion of dairy effluent, the UASB reactor operated for 51 days. The efficiency of the reactor from the organic loading rate of 6 kg COD m-3 d-3 and hydraulic holding time (TDH) of 11.8 was studied and its performance was evaluated by monitoring pH, COD, alkalinity ratio FOS / TAC and biogas production. The efficiency of COD removal was observed in 71.3%. The pH of the reactor was verified between 7.0-7.3 and the FOS / TAC value between 0.129-0.152. The average biogas production was observed at 85.8 liters per day, and the specific biogas volume was between 0.46-0.71 L / g COD per day. The methane content in the produced biogas, the maximum and minimum value was observed in 56.6% and 40%, respectively.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Botânica, 2017. Pfaffia glomerata e Lippia filifolia apresentam importantes propriedades medicinais e fazem parte da lista de espécies que podem ser distribuídas aos usuários do Sistema Único de Saúde (SUS). Neste sentido, o objetivo do presente trabalho foi desenvolver e aperfeiçoar estratégias para a conservação e propagação in vitro de Pfaffia glomerata e Lippia filifolia, com ênfase ao uso do óleo mineral e o uso de biorreatores de imersão temporária. Para os estudos de micropropagação utilizou-se como material vegetal microestacas (1,0 cm) contendo uma gema lateral, as quais foram inoculadas em diferentes sistemas de cultivo: meio semissólido, líquido estacionário, líquido sob agitação e líquido em biorreatores de imersão temporária, modelos RITA® e BIT Embrapa®. Após 30 dias de cultivo, a percentagem de sobrevivência, a altura, a taxa de multiplicação e a taxa de enraizamento das brotações, além do peso da massa fresca (g) e seca (g) dos brotos regenerados nos cinco sistemas de cultivo foram avaliados. Já para a conservação in vitro dois experimentos foram realizados. No primeiro deles, microestacas de aproximadamente 1,0 cm de altura com pelo menos uma gema lateral foram avaliadas as quais foram inoculadas em meio de MS e mantidas, inicialmente sob uma camada de óleo mineral contendo diferentes volumes (5, 10 e 15 mL) sobre as estacas e colocadas sobre diferentes temperaturas (15, 20 e 25°C). A caracterização anatômica foi realizada com o auxilio do corante Azul de Toluidina e para as análises histoquímicas foram utilizados o Reagente de Schiff/ ácido periódico - PAS para polissacarídeos neutros e o Xylidine Ponceau para proteínas totais. Nos resultados referentes a micropropagação, verificou-se que P. glomerata apresentou altas taxas de multiplicação nos sistemas de cultivo líquido com agitação e líquido em biorreatores de imersão temporária modelo RITA®, e semissólido. O cultivo em biorreatores de imersão temporária modelo RITA® proporcionou melhores resultados para ganho de massa fresca e seca, altura e taxa de enraizamento. Para a multiplicação de L. filifolia o sistema de cultivo semissólido proporcionou uma alta taxa de sobrevivência e formação de plantas com altura média de 7,0 cm. Variações morfológicas foram verificadas nas plantas cultivadas no sistema de cultivo líquido com e sem agitação. O sistema de biorreatores de imersão temporária modelo RITA® apresentou resultados superiores quando comparados ao modelo Embrapa. De maneira geral, a L. filifolia apresentou dificuldades de enraizamento in vitro. O resultado do primeiro experimento de conservação mostrou que as duas espécies estudadas apresentaram médias de sobrevivência em óleo mineral acima de 90 %, sugerindo ser uma alternativa para a conservação das espécies. No experimento de conservação, verificou-se que P. glomerata pode ser mantida por até 12 meses sob temperatura de 15 °C e imersa sob óleo mineral, com sobrevivência média acima de 90%. A L. filifolia obteve uma menor taxa de sobrevivência com média de 24,9% na temperatura de 15 °C, após os 12 meses de conservação. Anatomicamente as folhas de P. glomerata no tratamento de 5 mL apresentaram folhas mais espessas, com células do parênquima do tipo paliçádico, as células do mesofilo apresentaram arranjo compacto com poucos espaços intercelulares. No tratamento com 15 mL de óleo mineral, as células da epiderme e do mesofilo foram mais volumosas com paredes celulares delgadas. O caule das plantas que estavam conservadas em óleo mineral, independente do tratamento, não apresentou fistula. Para a L. filifolia no tratamento com 5mL de óleo mineral as folhas se apresentaram delgadas com epiderme contendo células volumosas, arredondadas e achatadas. O mesofilo apresentou parênquima clorofiliano com células paliçádicas, com células arredondadas e achatadas com espaços intercelulares. Foi verificado a presença de tricomas em ambas as faces epidérmicas. No tratamento com 10 mL de óleo mineral, foi possível observar um desarranjo das células que compõe o cilindro vascular, com células adjacentes aos feixes vasculares. As plantas conservadas em 15 mL de óleo mineral apresentaram epiderme espessa e mesofilo com células volumosas e compactas com vários espaços intercelulares. No caule, os tratamentos com óleo mineral apresentaram células de maior volume quando comparados com o controle. No tratamento com 5 mL, as células do cortex apresentaram formato alongado e vários espaços intercelulares. Os feixes vasculares são menores. Histoquimicamente evidenciou-se que o amido e as proteínas aparecem como material de reserva na folha e no caule das duas espécies. Pfaffia glomerata and Lippia filifolia have important medicinal properties and are part of the list of species that can be distributed to users of the Unified Health System (SUS). In this sense, the objective of the present work was to develop and improve strategies for the in vitro conservation and propagation of Pfaffia glomerata and Lippia filifolia, with emphasis on the use of mineral oil and the use of temporary immersion bioreactors. For the micropropagation studies, microcuttings (1.0 cm) containing a lateral yolk were used as plant material, which were inoculated in different culture systems: semisolid medium, stationary liquid, liquid under stirring and liquid in temporary immersion bioreactors, RITA® and BIT Embrapa® models. After 30 days of cultivation, the percentage of survival, height, multiplication rate and shoot rooting rate, as well as the weight of the fresh (g) and dry mass (g) of the regenerated shoots in the five cropping systems were evaluated . For the in vitro conservation, two experiments were performed. In the first one, microseconds of approximately 1.0 cm in height with at least one lateral yolk were evaluated which were inoculated in MS medium and initially maintained under a layer of mineral oil containing different volumes (5, 10 and 15 mL) On the cuttings and placed at different temperatures (15, 20 and 25 ° C). The anatomical characterization was performed with the aid of the Toluidine Blue dye and for the histochemical analyzes the Schiff Reagent / periodic acid - PAS was used for neutral polysaccharides and Xylidine Ponceau for total proteins. In the micropropagation results, it was verified that P. glomerata showed high multiplication rates in the liquid culture systems with agitation and liquid in temporary immersion bioreactors RITA model, and semi-solid. The cultivation in RITA® temporary immersion bioreactors provided better results for fresh and dry mass gain, height and rooting rate. For the multiplication of L. filifolia the semi-solid cultivation system provided a high survival rate and formation of plants with a mean height of 7.0 cm. Morphological variations were verified in plants cultivated in the liquid culture system with and without agitation. The RITA® temporary immersion bioreactor system presented superior results when compared to the Embrapa model. In general, L. filifolia presented difficulties in in vitro rooting. The results of the first conservation experiment showed that the two species studied presented survival averages in mineral oil above 90%, suggesting that it is an alternative for the conservation of the species. In the conservation experiment, it was found that P. glomerata can be maintained for up to 12 months at a temperature of 15 ° C and immersed under mineral oil, with a mean survival above 90%. L. filifolia had a lower survival rate with a mean of 24.9% at 15 ° C after 12 months of storage. Anatomically the leaves of P. glomerata in the treatment of 5 mL presented thicker leaves, with cells of the parenchyma of the paliçádico type, the cells of the mesofilo presented compact arrangement with few intercellular spaces. In the treatment with 15 ml of mineral oil, the cells of the epidermis and the mesophyll were more voluminous with thin cell walls. The stem of the plants that were conserved in mineral oil, regardless of the treatment, did not present fistula. For L. filifolia in the treatment with 5mL of mineral oil the leaves were thin with epidermis containing bulky, rounded and flattened cells. The mesophyll presented chlorophyllic parenchyma with paliçadic cells, with rounded and flattened cells with intercellular spaces. The presence of trichomes on both epidermal faces was verified. In the treatment with 10 mL of mineral oil, it was possible to observe a derangement of the cells that make up the vascular cylinder, with cells adjacent to the vascular bundles. The plants preserved in 15 mL of mineral oil presented thick and mesophilic epidermis with voluminous and compact cells with several intercellular spaces. In the stem, the treatments with mineral oil presented cells of greater volume when compared with the control. In the 5 mL treatment, the cortex cells presented an elongated shape and several intercellular spaces. The vascular bundles are smaller. Histochemically showed that the starch and the proteins appear as reserve material in the leaf and stem of the two species.

Made available in DSpace on 2018-03-21T00:32:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LeonardoDissertacaofinal.pdf: 1134138 bytes, checksum: a8d0a38881f01bc972fa9ff95b7547bf (MD5) Previous issue date: 2018-03-20 Dissertação (Mestrado em Fisiologia Vegetal) - Programa de Pós-Graduação em Fisiologia Vegetal, Departamento de Botânica, Instituto de Biologia, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2017. Orientador: Prof. Dr. José Antônio Peters, Coorientador: Dr. Leonardo Ferreira Dutra.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-05-11T00:11:45Z No. of bitstreams: 1 MANIZA SOFIA MONTEIRO FERNANDES LOPES – TESE(PPGEQ) 2017.pdf: 3583306 bytes, checksum: 5cb9a8ad6bd93dd659f061639f9baf25 (MD5) Made available in DSpace on 2018-05-11T00:11:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MANIZA SOFIA MONTEIRO FERNANDES LOPES – TESE(PPGEQ) 2017.pdf: 3583306 bytes, checksum: 5cb9a8ad6bd93dd659f061639f9baf25 (MD5) Previous issue date: 2017 Capes O crescimento populacional e aumento dos usos múltiplos da água vêm gerando uma pressão sobre os recursos hídricos superficiais e subterrâneos. Na região do Nordeste, a carência de água potável tratada, em função da escassez hídrica durante os longos períodos de estiagens, tem-se mostrado uma das fontes de problemas de ordem ambiental e socioeconômica. Os processos de dessalinização dessas águas vêm sendo uma das alternativas aplicadas para minimizar esses tipos de problemas, com o beneficiamento de água para as comunidades que não têm acesso a água potável. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a eficiência das espécies de microalgas isoladas da região semiárida do Nordeste com a finalidade de “bio-dessalinização”, com a produção concomitante de biomassa de algas como fonte potencial de bioenergia. As microalgas foram cultivadas em meios aquosos com concentrações de sal de acordo com a classificação estabelecida pelo CONAMA 357/2005. Este estudo foi dividido em duas fases: a primeira avaliou o crescimento de cinco espécies de microalgas cultivadas em meio aquoso contendo diferentes concentrações de cloreto de sódio; na segunda fase, as duas microalgas apresentando maior tolerância a concentrações (CDM) foram selecionadas para avaliar a capacidade de dessalinização e a produtividade de biomassa concomitante no contexto da produção de bioenergia. As duas microalgas mais tolerantes ao sal das espécies testadas foram as Chlorella sp., que cresceram bem em meios com 10,0 g.L-1 de NaCl, e Scenesdesmus acuminatus, com 6,0 g.L-1 de NaCl. Analisando o desempenho do CDM utilizando membranas de osmose reversa na presença de Scenesdesmus acuminatus ou Chlorella sp. no compartimento catódico, houve uma remoção do íon cloreto no compartimento central da ponte salina de 64,15% e 60,15%, respectivamente. Ao usar membranas eletrodialíticas, as reduções foram de 49,9% e 43,75%, respectivamente. A produção de biomassa com Scenesdesmus acuminatus no compartimento catódico do CDM usando membranas de osmose reversa atingiu uma concentração de 8,00 x 107 células.ml-1 com uma concentração de lipídeos de 12,65% do peso seco celular. No caso da Chlorella sp., a biomassa total atingiu 8,70 x 107 células.mL-1, com um teor lipídico de 15,69% do peso seco celular. A CDM gerou uma tensão de aproximadamente 0,65 V para ambas as algas. Ao usar membranas eletrodialíticas no biorreator, Scenesdesmus acuminatus atingiu uma biomassa de células de 7.64x107 mL-1 e um teor de lipídeos de 12.17% do peso seco celular para uma tensão entre os dois eletrodos de 0.880V. A Chlorella sp. atingiu uma concentração de biomassa de 7,35 x 107 células.ml-1, com um teor de lipídeos de 12,20% de peso seco celular e tensão de 0,66 V. Para o experimento utilizando a água do poço e o efluente de fossa séptica, a CDM teve um desempenho satisfatório tanto com a membrana de osmose quanto com a eletrodialítica, alcançando 7,25x107 células.mL-1 e 7,48x107 células.mL-1, redução na condutividade de 54,60% e 21,98% e geração de tensão de 0,650 V e 0,690 V, e as concentrações de lipídeos foram de 12,3% e 9,8% respectivamente. Os resultados indicam que as microalgas tolerantes ao sal podem ser usadas no biorreator do CDM para fornecer dessalinização pelo menos parcial de águas salobras com a produção concomitante de biomassa de algas com elevadas concentrações de lipídeos importantes para a produção de biocombustíveis em pressões atmosféricas normais. A energia elétrica, embora com baixas tensões, também foi produzida. Outras investigações devem considerar a geometria do CDM, os tipos de eletrodos e a avaliação de microalgas potencialmente mais eficiente. Population growth and the increasing multiple uses of water have generated pressures on surface and groundwater resources. This is particularly true in semi-arid regions such as northeast Brazil, where the shortage of drinking water due to water scarcity occurs during the long periods of drought and is one of the sources of environmental and socioeconomic problems. The desalination process of these waters has been one of the key alternatives used to minimize these types of problems with the provision of water for communities that do not have access to conventional drinking water supplies. The present work aims to evaluate the efficiency of microalgae species isolated from the northeastern semi-arid region for the purpose of “bio-desalination”, with the concomitant production of algal biomass as a potential source of bioenergy. The microalgae were cultured in aqueous media with salt concentrations above the maximum permissible value permitted according to the classification established by CONAMA 357/2005. This study was divided into two phases: the first involved evaluating the growth of five microalgae species isolated from the northeast region, cultured in aqueous media containing different concentrations of sodium chloride; in the second phase the two microalgae showing the most tolerance to elevated saline concentrations were grown in a Microbial Desalination Cell (MDC), to evaluate their desalination capacity and concomitant biomass productivity in the context of bioenergy production. The two most salt tolerant microalgae of the species tested were a Chlorella sp. which grew well in media with 10.0 g.L-1 of NaCl and Scenesdesmus acuminatus with 6.0 g.L-1 of NaCl. Analyzing the performance of the MDC using electro-dialytic membranes (ED), in the presence of Scenesdesmus acuminatus or Chlorella sp. in the cathodic compartment, there were reductions of the chloride ion in the central, “saline bridge” compartment of 64.15% and 60.15% respectively. When using ED membranes, the reductions were 49.9% and 43, 75% respectively. Biomass production with Scenesdesmus acuminatus in the MDC cathodic compartment using RO membranes reached a concentration of 8.00x107 cells.ml-1 with a lipid concentration of 12.65% of the cellular dry weight. In the case of the Chlorella sp., total biomass reached 8.70x107 cells.mL-1, with a lipid content of 15.69% of the cellular dry weight. The MDC generated a voltage of approximately 0.65V for both algae. When using ED membranes in the CDM, Scenesdesmus acuminatus attained a biomass of 7.64x107 cells ml-1 and a lipid content of 12.17% of the cellular dry weight for a voltage between the two electrodes of 0.880V. The Chlorella sp. attained a biomass concentration of 7.35 x 107 cells.ml-1, with a lipid content of 12.20% of cellular dry weight and voltage 0.66 V. In the MDC experiment using brackish well water in the central “salt bridge” compartment and septic tank effluent in the anodic compartment and Chlorella, algal cell density reached a concentration of 7.25x107 cells.ml-1 with the RO membranes and 7.48x107 cells.ml-1 with ED membranes with reductions in conductivity of 54.60% and 21.98% respectively. Lipid concentrations for Chlorella were 12.3% of the cellular dry weight using RO and 9.8% with ED membranes. The voltages generated in the MDC were similar to values of 0.650 V and 0.690 V for RO and ED membranes respectively. The results suggest that salt tolerant microalgae can be used in the MCD bioreactor to provide at least partial desalination of brackish waters with the concomitant production of algal biomass with elevated lipid concentrations important for biofuel production at normal atmospheric pressure. Electrical energy, albeit at low voltages, was also produced. Further investigations should consider MDC geometry, the use of other types of electrodes and evaluate other potentially more efficient microalgae.

The study and use of natural pigments in food industries have increased in recent years due to the toxicity presented by artificial pigments. Monascus ruber is a filamentous fungus that produces red, orange, and yellow pigments under different growing conditions. The growth of health food market has increased in parallel with the growth in biofuels production, such as biodiesel, which generates a concomitant increase in the production of glycerin that can be used in bioprocesses. The objective of this study was to use glycerin and glucose as substrates in the production of natural pigments in a bioreactor. The culture of Monascus ruber was carried out in a Bioflo III reactor with 4 L of working volume and pH, temperature, aeration, and agitation control. The highest pigment production was observed after 60 hours of fungal culture with 8.28 UA510 of red pigment. The pH range remained from 5.45 to 6.23 favoring the release of red pigment in the medium. This study shows the feasibility of the production of natural pigments by Monascus ruber in a bioreactor using a co-product of biodiesel without previous treatment as a substrate.O estudo e o uso de pigmentos naturais nas indústrias de alimentos têm aumentado nos últimos anos devido à toxicidade apresentada pelos pigmentos de origem artificial. Monascus ruber é um fungo filamentoso conhecido por produzir pigmento vermelho, laranja e amarelo sob diferentes condições de cultivo. Paralelo ao crescimento do mercado de alimentos naturais cresce o de biocombustíveis, como é o caso do biodiesel, que gera concomitantemente um aumento na produção de glicerina, podendo esta ser utilizada em bioprocessos. O objetivo deste estudo foi utilizar glicerina e glicose como substratos para produção de pigmentos naturais em biorreator. O cultivo foi realizado em biorreator Bioflo III, com volume útil de 4 L, equipado com controle de temperatura, pH, vazão de aeração e frequência de agitação. A maior produção de pigmentos foi observada em 60 horas de cultivo com 8,28 UDO510 de pigmento vermelho. O pH permaneceu na faixa de 5,45 a 6,23, favorecendo a liberação de pigmentos vermelhos. O estudo realizado mostra a viabilidade da produção de pigmentos naturais por Monascus ruber, em biorreator, utilizando resíduos da produção de biodiesel, sem tratamento prévio.

Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Faculdade de Medicina, Programa de Pós-Graduação em Patologia Molecular, 2016. Um dos mais importantes aspectos relacionados aos patógenos infecciosos pode ser relacionado à sua excepcional adaptabilidade para o desenvolvimento de resistência, o que leva a um desafio de descoberta de novas drogas antimicrobianas, com novos mecanismos de ação. Entre estes, os peptídeos antimicrobianos (PAMs) se apresentam como promissoras moléculas anti-infectivas. Buscando superar os altos custos associados com o isoladamente a partir de fontes naturais ou da síntese química de PAMs, propõem-se no presente trabalho a expressão do Pa-MAP 2, um PAM rico em alaninas. Para isso, este peptídeo foi fusionado a um marcador ELP-inteína, onde o ELP foi usado para promover a auto-agregação, possibilitando um isolamento rápido e de baixo custo. A inteína foi usada para permitir a liberação controlada do peptídeo. Para isso, o vetor pET 21a foi usado para produzir o Pa-MAP 2 fusionado a região N-terminal da inteína modificada Mxe GyrA, seguido por um ELP de 60 repetições. Após purificação, o Pa-MAP 2 demonstrou MIC contra E. coli ATCC 8739 de 25 μM. A análise do cultivo em biorreator demonstrou que o Pa-MAP 2 pode ser produzido tanto em meio rico quanto em meio definido, com rendimento 50 vezes superior que o reportado para outros peptídeos produzidos pelo sistema ELP-inteína, e em rendimentos comparáveis a sistemas de expressão com clivagem química ou proteases. Desta forma, a metodologia do presente trabalho contribui para aplicação biotecnológica dos PAMs. Os resultados aqui apresentados demonstram uma comparação de diferentes condições de cultivo, para obter alto rendimento do Pa-MAP 2, usando o sistema ELP-inteína, contribuindo para incluir os PAMs como futuras alternativas aos antimicrobianos convencionais. One of the most important aspects related to infectious pathogens may be correlated to an exceptional adaptability in developing resistance, which leads to a challenge in the discovery of antimicrobial drugs with novel mechanisms of action. Among them, antimicrobial peptides (AMPs) stand out as promising anti-infective molecules. In order to overcome the high costs associated with isolation from natural sources or chemical synthesis of AMPs we propose the expression of Pa-MAP 2, a polyalanine AMP. Pa-MAP 2 was fused to an ELP-intein tag where the ELP was used to promote aggregation and fast and cost-effective isolation after expression, and the intein was used to stimulate a controlled AMP release. For these, the vector pET21a was used to produce Pa-MAP 2 fused to the N-termini region of a modified Mxe GyrA intein followed by 60 repetitions of ELP. Purified Pa-MAP 2 showed a MIC of 25 μM against E. coli ATCC 8739. Batch fermentation demonstrated that Pa-MAP 2 can be produced in both rich and defined media at yields 50-fold higher than reported for other AMPs produced by the ELP-intein system, and in comparable yields to expression systems with protease or chemical cleavage. Therefore, the methodology applied here contributes to the biotechnological application of AMPs. Our results show a comparison of different fermentation conditions to obtain high yields of Pa-MAP 2 using the ELP-intein system, contributing to including these molecules as future alternatives to conventional antibiotics in the pharmaceutical field.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Cell-associated lipases have been considered biocatalysts economically advantageous because they are produced at low cost, avoiding further recovery or purification steps. Few studies regarding Streptomyces clavuligerus lipase have reported the production of extracellular enzyme, although at first this had been considered a cell-associated enzyme. In this context, the aim of this work was the production of the cell-associated lipase from Streptomyces clavuligerus (whole-cell lipase, Sc-WCL) by submerged fermentation, the biochemical characterization of the enzyme and its use in the synthesis of butyl butyrate, an aroma ester with industrial importance. The culture conditions on rotary shaker and the operational parameters for cultivation in bioreactor were evaluated in order to establish a protocol for Sc- WCL production. The conditions for S. clavuligerus cultivation in rotary shaker that resulted in maximal hydrolytic activity of Sc-WCL (3,000 U.L-1) were: baffled flask, free-glycerol production medium, pH 6.8 and 28 °C. The operational parameters in bench reactor that resulted in maximal volumetric productivity of Sc-WCL (54 U.L-1.h-1) were agitation of 400 rpm and aeration of 1 vvm. The maximal volumetric productivity in bioreactor operated under selected conditions (52.5 U.L-1.h-1) was reached after 24 h, while similar productivity in rotary shaker (54.8 U.L-1.h -1) was achieved only after 48 h fermentation. The catalytic potential of Sc-WCL in hydrolysis reactions was comparable to the commercial lipase preparations. Sc- WCL was more active at 60 °C and pH 10.7, and stable at 30-40 °C after 1 h incubation at pH 10. For butyl butyrate synthesis catalyzed by Sc-WCL, the reaction conditions that resulted in higher ester conversion (85%) were: 5 g of Sc-WCL/ L, molar ratio of fatty acid: alcohol 1:1 in heptane and 8 h reaction. The stability at alkaline pH and organic medium (leastwise in heptane and butanol), associated with the low cost, make Sc-WCL attractive in industrial applications, such as flavors synthesis, detergent formulations, hydrolysis of vegetable oils, among others. Lipases associadas à célula têm se destacado como biocatalisadores economicamente vantajosos, pois são produzidas a baixo custo, dispensando etapas posteriores de recuperação ou purificação. Poucos estudos sobre lipase de Streptomyces clavuligerus relatam a produção da enzima extracelular, embora esta tenha sido, a princípio, considerada uma enzima associada à célula. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi a produção de lipase associada à célula de Streptomyces clavuligerus (lipase “whole-cell”, Sc-WCL) por fermentação submersa, a caracterização bioquímica da enzima e sua aplicação na síntese de butirato de butila, um éster de aroma com importância industrial. As condições de cultivo em shaker e os parâmetros operacionais para cultivo em biorreator foram avaliados com o intuito de estabelecer um protocolo para a produção de Sc-WCL. As condições de cultivo de S. clavuligerus em shaker que resultaram em maior atividade hidrolítica de Sc-WCL (3.000 U.L- 1) foram: frasco aletado, ausência de glicerol no meio de produção, pH 6,8 e 28 ºC. Os parâmetros operacionais em reator de bancada que resultaram em maior produtividade volumétrica de Sc-WCL (54 U.L-1.h-1) foram: agitação de 400 rpm e aeração de 1 vvm. A máxima produtividade volumétrica em biorreator operado nas condições selecionadas foi alcançada após 24 h de cultivo (52,5 U.L-1.h-1), enquanto que produtividade similar em shaker foi obtida somente após 48 h de cultivo (54,8 U.L-1.h-1). O potencial catalítico de Sc-WCL em reações de hidrólise foi comparável ao de preparações comerciais de lipase. Sc-WCL foi mais ativa a 60 ºC e pH 10,7, e mais estável na faixa de 30 a 40 ºC após 1 h de incubação a pH 10. Na síntese de butirato de butila catalisada pela Sc-WCL, as condições reacionais que resultaram em maior conversão (85%) foram: 5 g de Sc-WCL/ L, razão molar ácido graxo/álcool 1:1 em heptano e 8 h de reação. A estabilidade em pH alcalino e em meio orgânico (pelo menos em heptano e butanol), associada ao baixo custo, tornam a Sc-WCL atrativa em aplicações de interesse industrial, tais como, síntese de aromas, formulações de detergentes, hidrólise de óleos vegetais, dentre outras.

RESUMO O monitoramento dos parâmetros físico-químicos em resíduos sólidos urbanos (RSU) é de grande importância, por descrever as condições nas quais os fenômenos de degradação se processam. O pH, assim como a demanda biológica de oxigênio (DBO) e a demanda química de oxigênio (DQO), permite acompanhar o processo de decomposição dos RSU em aterros sanitários, indicando a evolução da degradação microbiológica da matéria orgânica e a evolução global do processo de estabilização da massa de resíduos. Este trabalho teve como objetivo avaliar, por meio dos parâmetros físico-químicos, a decomposição dos RSU depositados em um biorreator na cidade de Campina Grande (PB). Este estudo contou com a construção de um biorreator que simula um aterro sanitário em escala real. Os resultados inicialmente mostraram que os resíduos apresentaram altas concentrações de DQO e DBO e baixos valores de pH. Ao longo do monitoramento houve crescimento do pH e redução nas concentrações de DQO e DBO. Pode-se concluir que a biodegradação dos resíduos se desenvolveu de maneira eficaz, de acordo com o tempo de degradação para o período monitorado, e que a matéria orgânica encontra-se em estágio avançado de decomposição. ABSTRACT Monitoring physicochemical parameters is highly relevant because they indicate the conditions in which degradation phenomena occur. The parameters of pH, BOD and COD enable the process of decomposition of municipal solid waste to be monitored because they indicate the evolution of the microbial degradation of organic matter and the overall process of stabilization of the mass of wastes. This study involves an evaluation of the decomposition of municipal solid waste (MSW) deposited in a bioreactor in the city of Campina Grande, PB, Brazil based on physical and physicochemical parameters. To this end, a bioreactor was constructed that simulates a real-scale landfill. The results indicated that the waste initially contained high concentrations of COD and BOD and low values of pH. During the monitoring period, the pH increased while the COD and BOD concentrations decreased. It can be concluded that the biodegradation of the waste effectively developed in accordance with the degradation time for the monitored period, the organic matter is in an advanced stage of decomposition.

Submitted by Helena Fortuna (hfortuna@ubi.pt) on 2016-06-22T15:24:00Z No. of bitstreams: 1 Tese Doutoramento Augusto Pedro.pdf: 9142798 bytes, checksum: b46f0e8370db3f2fa309ad1bdc7e7a24 (MD5) Approved for entry into archive by Helena Fortuna (hfortuna@ubi.pt) on 2016-06-22T15:24:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese Doutoramento Augusto Pedro.pdf: 9142798 bytes, checksum: b46f0e8370db3f2fa309ad1bdc7e7a24 (MD5) Made available in DSpace on 2016-06-22T15:24:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Doutoramento Augusto Pedro.pdf: 9142798 bytes, checksum: b46f0e8370db3f2fa309ad1bdc7e7a24 (MD5) Previous issue date: 2016

Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-06-09T13:13:41Z No. of bitstreams: 1 Francine Schulz.pdf: 962288 bytes, checksum: 8db430d0b4154ff34f344ee492cf6bad (MD5) Made available in DSpace on 2015-06-09T13:13:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Francine Schulz.pdf: 962288 bytes, checksum: 8db430d0b4154ff34f344ee492cf6bad (MD5) Previous issue date: 2015-03-30 CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior PROSUP - Programa de Suporte à Pós-Gradução de Instituições de Ensino Particulares O aproveitamento energético da fração orgânica dos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) para geração de biogás é uma alternativa viável para minimizar os impactos sociais e ambientais causados pelo acúmulo e disposição destes resíduos nos aterros sanitários. A digestão anaeróbia, sob condições controladas, tem por objetivo maximizar o rendimento e a qualidade do biogás produzido. Dentre os parâmetros controlados o pH, a alcalinidade, a concentração dos ácidos graxos voláteis e a temperatura de operação são fundamentais para a otimização do processo. O objetivo do presente estudo foi determinar as condições operacionais adequadas para a obtenção do melhor rendimento na produção de biogás, utilizando como substrato a fração orgânica rejeitada pela operação da central de triagem do aterro sanitário do município de São Leopoldo - RS. O experimento foi executado em um reator anaeróbio de aço inox com volume de 50L, operado em batelada com mistura intermitente. Antes de cada batelada a fração orgânica de RSU foi triturada em um triturador mecânico. Foram realizadas 05 bateladas, utilizando diferentes taxas de carga orgânica e diferentes volumes de inóculo, buscando estabilizar o pH do sistema dentro da faixa ótima de processo e, também aumentar o volume de produção de biogás. Como resultado tem-se que a fração orgânica de RSU demonstrou possuir potencial de degradação e produção de biogás (mínimo de 6,71 e máximo de 22,45 m3 / ton RSU). Os teores de metano ficaram entre 70% e 80% ao final das bateladas, mesmo com pH ácidos (5,5-5,6). A dificuldade de homogeneizar adequadamente as amostras coletadas pode ter influenciado os resultados encontrados para os teores de COT. Os valores desta variável aumentaram ao longo do tempo, não coincidindo com os valores encontrados para os teores de SV, que diminuíram ao longo do tempo. Em todas as bateladas experimentais houveram dificuldades para manter o pH e a temperatura estáveis e dentro da faixa ótima de processo, o que levou a produção de biogás mais baixa do que a encontrada em outros estudos. As taxas de cargas orgânicas aplicadas, quando consideradas isoladamente como variável, não pareceram influenciar substancialmente no volume final de biogás produzido nas bateladas, mas sim na dificuldade de manutenção do pH na faixa ótima para digestão anaeróbia. The energy use of the organic fraction of municipal solid waste (MSW) for biogas generation is a viable alternative to minimize the social and environmental impacts caused by the accumulation and disposal of these wastes in the landfills. Anaerobic digestion, under controlled conditions, aims to maximize the yield and quality of the biogas produced. Among all the parameters monitored, pH, alkalinity, the concentration of volatile fatty acids and temperature are critical for the process optimization. The aim of this study was to determine the appropriate operational conditions for obtaining the best performance in the production of biogas, using as substrate the organic fraction rejected by the central operation of sorting from the landfill in São Leopoldo - RS. The experiment was performed in an anaerobic reactor of stainless steel with a volume of 50L, operated in batch with intermittent mixing. Before each batch the organic fraction of MSW was ground in a mechanical mill. Five batches were performed using diferent organic loading rates and different volumes of inoculum, in order to stabilize the pH of the system within the optimum range of the process and also increase the amount of biogas. As a result we have that the organic fraction of MSW demonstrated potential for degradation and biogas production (minimum of 6.71 and maximum of 22.45 m3 / ton MSW). The methane concentrations were between 70% and 80% at the end of the batches, even at acid pH (5.5-5.6). The difficulty of properly mix the samples collected may have influenced the results for TOC (Total Organic Carbon). The values of this variable increased over time, not coinciding with that found for the VS (Volatile Solids) levels that decreased over time. In all experimental batches was difficult to maintain the pH and the temperature within the optimum range process, this fact can explain the low production of biogas when compare to other studies. The organic loading rates, when considered alone as a variable, did not seemed to influence the final volume of biogas produced in the batches tested, but it did influence to balance and maintain the pH in the adequate range for the anaerobic digestion.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2018-04-11T14:25:22Z No. of bitstreams: 1 PDF - Suellen Emilliany Feitosa Machado.pdf: 24739108 bytes, checksum: 438a71a15a2d959f1a98b9e35d78fdb3 (MD5) Approved for entry into archive by Secta BC (secta.csu.bc@uepb.edu.br) on 2018-04-23T20:27:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PDF - Suellen Emilliany Feitosa Machado.pdf: 24739108 bytes, checksum: 438a71a15a2d959f1a98b9e35d78fdb3 (MD5) Made available in DSpace on 2018-04-23T20:27:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Suellen Emilliany Feitosa Machado.pdf: 24739108 bytes, checksum: 438a71a15a2d959f1a98b9e35d78fdb3 (MD5) Previous issue date: 2015-03-02 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Proteases are essential constituents of all living beings, since they are involved in essential biological processes such as blood clotting, cell death, tissue differentiation, protein transport across the membrane etc. They also have important biotechnological applicability, because they can be used in food processing, manufacture of detergents, leather processing, meat softening, drug formulation, in the textile industry etc. These enzymes represents about 60% of the global market for industrial enzymes; so, they are considered an important group of enzymes. This work was divided into two stages and aimed to isolate filamentous fungi collected from coconut trees and soil from a coconut located in Varzeas de Sousa, Paraiba, Brazil and do a screening for the production of proteases and to evaluate, in a bioreactor, the production of proteases by the yeast Rhodotorula mucilaginosa L07. In all, 32 fungi were isolated in Paraiba semiarid. They were grown in rotary shaker and sent to the analysis of proteolytic activity. The specie, originally called Fung1, showed better results in the qualitative stage and was taken to the molecular identification and selected for production in rotary shaker (30°C / 200rpm / 240h). R. mucilaginosa L07, originally from Antarctica, was cultivated in a bioreactor (25°C / 72h), varying agitation and aeration. The maximum enzyme activity by the Fung1, identified as Aspergillus tubingensis, was 29 U.mL^-1, after 144h cultivation. This fungus is not a fumonisin B2 and ochratoxin A producer. The greatest value of proteolytic activity of R. mucilaginosa L07 was 124.88 U.mL^-1 with agitation of 500rpm and aeration 1,0vvm. The results indicated that A. tubingensis produces proteases, but other studies are needed to optimize production and classify proteases. The supply of oxygen to R. mucilaginosa L07 were positive for proteolytic activity, because it increased from 33.36 to 124.88 U.mL^-1 in rotary shaker and bioreactor, respectively. Proteases são constituintes essenciais em todos os seres vivos, pois estão envolvidas em processos biológicos essenciais como coagulação sanguínea, morte celular, diferenciação de tecidos, transporte de proteínas através da membrana etc. Também possuem importante aplicabilidade biotecnológica, pois podem ser usadas no processamento de alimentos, formulação de detergentes, processamento de couro, amaciamento de carnes, formulação de medicamentos, na indústria têxtil etc. Por representarem aproximadamente 60% do mercado mundial de enzimas industriais, são consideradas um importante grupo de enzimas. Este trabalho foi dividido em duas etapas e objetivou isolar fungos filamentosos coletados em coqueiros e solo de um coqueiral localizado nas Várzeas de Sousa, Paraíba, Brasil e fazer um screening quanto à produção de proteases, além de avaliar, em biorreator, a produção de proteases pela levedura Rhodotorula mucilaginosa L07. Ao todo, 32 fungos foram isolados no semiárido paraibano, cultivados em agitador rotatório e encaminhados à análise da atividade proteolítica. A espécie inicialmente denominada Fung1 apresentou melhor resultado na etapa qualitativa, foi encaminhada à identificação molecular e selecionada para a produção em agitador rotatório (30°C/ 200rpm/ 240h). A R. mucilaginosa L07, coletadada na Antártida, foi cultivada em biorreator (25°C/ 72h), variando agitação e aeração. A atividade enzimática máxima do Fung1, identificado como Aspergillus tubingensis, foi 29 U.mL , após 144h de cultivo. Este fungo não é produtor de fumonisina B2 e ocratoxina A. O maior valor de atividade proteolítica da R. mucilaginosa L07 foi de 124,88 U.mL^-1 , com agitação de 500rpm e aeração de 1,0vvm. Os resultados indicaram que A. tubingensis produz proteases, porém outros estudos são necessários para otimizar a produção e classificar as proteases. O fornecimento de oxigênio em cultivos da R. mucilaginosa L07 foi positivo para a atividade proteolítica, pois a mesma aumentou de 33,36 para 124,88 U.mL^-1, em agitador rotatório e biorreator, respectivamente.

Submitted by Deyse Queiroz (deysequeirozz@hotmail.com) on 2019-02-19T10:57:14Z No. of bitstreams: 1 NATALÍ ACIOLY DE LUNA FERREIRA - DISSERTAÇÃO PPGECA 2015..pdf: 1303665 bytes, checksum: 07403f8b11f7d7c76974234e097de1c0 (MD5) Made available in DSpace on 2019-02-19T10:57:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NATALÍ ACIOLY DE LUNA FERREIRA - DISSERTAÇÃO PPGECA 2015..pdf: 1303665 bytes, checksum: 07403f8b11f7d7c76974234e097de1c0 (MD5) Previous issue date: 2015-02 Entre os principais problemas associados a falta de gerenciamento adequado dos resíduos sólidos no Brasil, está a disposição inadequada no ambiente e, tendo em vista que, cerca de 50 a 60% deste são constituídos de matéria orgânica que sofre biodegradação gerando lixiviado e gases estufas, contaminando o solo, a água e o ar. Neste sentido, faz-se necessário a aplicação de métodos que possam ser utilizados como alternativas de tratamento. Uma das alternativas que vem se destacando nesse sentido é a utilização de biorreatores anaeróbios que utilizam Resíduos Sólidos Orgânicos (RSO) na geração de biogás, considerado como fonte de energia renovável. Entretanto, alguns fatores podem influenciar na eficiência do processo e nas concentrações de gases gerados, dentre eles fatores ambientais, físico-químicos e microbiológicos. Este estudo teve como objetivo avaliar a influência dos principais fatores intervenientes no tratamento anaeróbio da fração orgânica putrescível dos resíduos sólidos urbanos e nas concentrações de gases gerados durante o processo. A metodologia empregada na pesquisa consistiu na confecção e instrumentação de um biorreator de bancada de 0,03 m3 de volume, no qual foram realizados monitoramento das concentrações de gases e análises de parâmetros físico-químicos e microbiológicos durante um período de 355 dias. A partir da análise dos resultados, foi possível identificar que as grandes variações de alguns parâmetros, como temperatura e pH no início do processo podem ter retardado a produção de gases, porém, as alterações de tais fatores, não foram suficientes para causar a interrupção do processo de degradação anaeróbia dos resíduos, uma vez que as concentrações de metano foram as esperadas para este tipo de processo ficando em cerca de 60%. Desta forma, foi possível concluir que, os fatores intervenientes no processo de digestão anaeróbia de resíduos orgânicos analisados nesse trabalho contribuíram positivamente para que os gases constituintes do biogás apresentassem concentrações médias dentro da faixa esperada para este tipo de processo. Among the main problems associated with lack of proper management of solid waste in Brazil, is the improper disposal on the environment and, given that about 50-60% of this is made up of organic matter that undergoes biodegradation generating leachate and greenhouse gases, contaminating soil, water and air. In this sense, it is necessary to apply methods that can be used as treatment alternatives. One alternative that has stood out in this regard is the use of anaerobic bioreactors using Organic Waste Solids (RSO) in the generation of biogas, considered as a source of renewable energy. However, some factors may influence the process efficiency and the gas concentrations generated, including environmental factors, physical, chemical and microbiological. This study aimed to evaluate the influence of the main factors involved in the anaerobic treatment of putrescible organic fraction of municipal solid waste and the gas concentrations generated during the process. The methodology used in the research consisted of making and instrumentation of a bioreactor of 0.03 m3 of volume bench, which were carried out monitoring gas concentration and analysis of physical, chemical and microbiological parameters for a period of 355 days. From the analysis of the results, we found that the large variations of some parameters such as temperature and pH at the beginning of the process may have slowed the production of gases, however, the changes of these factors were not enough to cause the interruption of anaerobic degradation process of waste, since methane concentrations were expected for this kind of process running at about 60%. Thus, it was possible to conclude that the factors involved in the anaerobic digestion process of organic residues analyzed in this work contributed positively to the biogas constituent gases presented average concentrations within expected range for this type of process.