EQA - Escola de Química e Alimentos
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- ItemProdução de Glutationa por Saccharomyces cerevisiae utilizando coproduto industrial e sob ação de campos magnéticos(2016) Bonow, Fatiéle; Santos, Lucielen Oliveira dosA glutationa (GSH) é um tripeptídeo composto por ácido glutâmico, L-cisteína e glicina, sendo sua principal função atuar como antioxidante. Com a descoberta de mais funções e propriedades, este composto tornou-se de interesse nas indústrias de aditivos para alimentos, cosméticos e fármacos. A GSH é um produto intracelular em Saccharomyces cerevisiae, podendo seu conteúdo ser aumentado através da estimulação da síntese com a aplicação de campos magnéticos (CM). Em sistemas biológicos pode ocorrer efeito estimulante, inibitório ou nulo na produção de biocompostos decorrente desta aplicação. Além do mais, a redução do custo do processo com o uso de soro de leite torna-se viável, em virtude da grande produção e da sua composição rica em nutrientes. O objetivo deste estudo foi a produção de glutationa por Saccharomyces cerevisiae ATCC 7754, avaliando a influência da aplicação de campos magnéticos e a adição de soro de leite ao meio de cultivo submerso. O acompanhamento das fermentações foi feito com determinações de pH, concentração celular, de glicose e de GSH. Nos frascos Erlenmeyer (250 mL) foi feito um delineamento composto central rotacional 22, sendo estudados as concentrações de extrato de levedura (10 a 50 g L-1) e de soro de leite (5 a 20 %) no meio de cultivo. As condições de fermentação foram 20ºC, 300 rpm, 5 % (v v-1) de inóculo, pH inicial 5,0, durante 96 h e adição após 32 h de fermentação de 4 mmol L-1 de cada um dos aminoácidos precursores da GSH (cisteína, ácido glutâmico e glicina). De acordo com os resultados obtidos nos ensaios em frascos Erlenmeyer, as melhores concentrações dos substratos proteicos no meio de crescimento foram obtidos utilizando 45 g L-1 de extrato de levedura e 18 % de soro de leite para a concentração celular, com 20,4 g L-1 após 96 h e 40 g L-1 de extrato de levedura e 18 % de soro de leite para a concentração de GSH, com 329,8 mg L-1 após 72 h. No fermentador de bancada (5 L) foram realizados as fermentações com aplicação de CM de 31,7 mT, a fim de avaliar a influência dos CM na produção de GSH por S. cerevisiae. Para tal, foram feitas três fermentações variando o período da aplicação do CM: no tempo de 0 a 24 h, de 24 a 48 h e 48 a 72 h de fermentação e uma fermentação controle, sem a aplicação de CM. As condições de fermentação foram as mesmas realizadas em frascos Erlenmeyer, porém, com base no melhor resultado de concentração de GSH, no fermentador de bancada o tempo de fermentação foi 72 h e aeração de 1,0 vvm. De acordo com os resultados desta etapa, as maiores concentrações celular (26,9 g L-1) e de GSH (474,4 mg L-1) foram obtidas após 72 h quando o CM foi aplicado no período de 24 a 48 h de fermentação com aumento de 19,5 e 35,7 %, respectivamente em relação ao ensaio controle. A produção de GSH a partir de S. cerevisiae ATCC 7754, enriquecendo o meio de fermentação com soro de leite como substrato proteico, juntamente com a aplicação de CM, promoveu estimulação na síntese de GSH.
- ItemProdução de Glutationa por Saccharomyces cerevisiae utilizando coproduto industrial e sob ação de campos magnéticos(2016) Bonow, Fatiéle; Santos, Lucielen Oliveira dosA glutationa (GSH) é um tripeptídeo composto por ácido glutâmico, L-cisteína e glicina, sendo sua principal função atuar como antioxidante. Com a descoberta de mais funções e propriedades, este composto tornou-se de interesse nas indústrias de aditivos para alimentos, cosméticos e fármacos. A GSH é um produto intracelular em Saccharomyces cerevisiae, podendo seu conteúdo ser aumentado através da estimulação da síntese com a aplicação de campos magnéticos (CM). Em sistemas biológicos pode ocorrer efeito estimulante, inibitório ou nulo na produção de biocompostos decorrente desta aplicação. Além do mais, a redução do custo do processo com o uso de soro de leite torna-se viável, em virtude da grande produção e da sua composição rica em nutrientes. O objetivo deste estudo foi a produção de glutationa por Saccharomyces cerevisiae ATCC 7754, avaliando a influência da aplicação de campos magnéticos e a adição de soro de leite ao meio de cultivo submerso. O acompanhamento das fermentações foi feito com determinações de pH, concentração celular, de glicose e de GSH. Nos frascos Erlenmeyer (250 mL) foi feito um delineamento composto central rotacional 22, sendo estudados as concentrações de extrato de levedura (10 a 50 g L-1) e de soro de leite (5 a 20 %) no meio de cultivo. As condições de fermentação foram 20ºC, 300 rpm, 5 % (v v-1) de inóculo, pH inicial 5,0, durante 96 h e adição após 32 h de fermentação de 4 mmol L-1 de cada um dos aminoácidos precursores da GSH (cisteína, ácido glutâmico e glicina). De acordo com os resultados obtidos nos ensaios em frascos Erlenmeyer, as melhores concentrações dos substratos proteicos no meio de crescimento foram obtidos utilizando 45 g L-1 de extrato de levedura e 18 % de soro de leite para a concentração celular, com 20,4 g L-1 após 96 h e 40 g L-1 de extrato de levedura e 18 % de soro de leite para a concentração de GSH, com 329,8 mg L-1 após 72 h. No fermentador de bancada (5 L) foram realizados as fermentações com aplicação de CM de 31,7 mT, a fim de avaliar a influência dos CM na produção de GSH por S. cerevisiae. Para tal, foram feitas três fermentações variando o período da aplicação do CM: no tempo de 0 a 24 h, de 24 a 48 h e 48 a 72 h de fermentação e uma fermentação controle, sem a aplicação de CM. As condições de fermentação foram as mesmas realizadas em frascos Erlenmeyer, porém, com base no melhor resultado de concentração de GSH, no fermentador de bancada o tempo de fermentação foi 72 h e aeração de 1,0 vvm. De acordo com os resultados desta etapa, as maiores concentrações celular (26,9 g L-1) e de GSH (474,4 mg L-1) foram obtidas após 72 h quando o CM foi aplicado no período de 24 a 48 h de fermentação com aumento de 19,5 e 35,7 %, respectivamente em relação ao ensaio controle. A produção de GSH a partir de S. cerevisiae ATCC 7754, enriquecendo o meio de fermentação com soro de leite como substrato proteico, juntamente com a aplicação de CM, promoveu estimulação na síntese de GSH.
- ItemDeterminação das condições de hidrólise enzimática e rendimento de etanol da fração amilácea de cultivares de arroz(2015) Farias, Sabrina Peres; Ruiz, Walter AugustoO bioetanol é uma alternativa para a solução de problemas ambientais e a escassez de combustíveis. Esse pode ser obtido a partir de diversas biomassas amilacéas. Cultivares de arroz são matérias primas promissoras para produção de etanol amilacéo, pois seus grãos possuem alto teor de amido. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi otimizar condições de hidrólise enzimática e rendimento de etanol da biomassa amilácea das cultivares de arroz Puitá Inta CL e BRS AG. Puitá Inta CL é uma cultivar cultivada comercialmente e a BRS AG é uma cultivar com alta produtividade de grãos indicada para alimentação animal ou produção de combustível. Adotou-se a estratégia de planejamento sequencial com o objetivo de encontrar a condição de hidrólise enzimática que fornecesse maior concentração de açúcares redutores (AR). A fermentação foi realizada utilizando Saccharomyces cerevisiae comercial. Para ambas as cultivares estudadas foi possível obter as mesmas condições operacionais para hidrólise enzimática. As cultivares apresentaram comportamento similares quando fermentadas apresentando concentração final de etanol de 84,1 g.L-1 e 84,9 g.L-1 para Puitá Inta CL e BRS AG, respectivamente. Assim conclui-se que as mesmas apresentam mesmo desempenho quando submetidas ao processo de produção de etanol por via enzimática.
- ItemDisponibilização de compostos funcionais em farelo de arroz fermentado em estado sólido(2009) Oliveira, Melissa dos Santos; Soares, Leonor Almeida de Souza; Furlong, Eliana BadialeA possibilidade de valoração de co-produtos e reciclagem de resíduos de processos agroindustriais utilizados em diferentes processos, inclusive os bioprocessos, está sendo amplamente investigada pelo mundo científico, que procura fontes alternativas para diversos produtos e suas aplicações. No alvo destas pesquisas está o farelo de arroz que, atualmente, é considerado um co-produto do beneficiamento do arroz que corresponde de 8 % a 10 % deste grão abundante no Rio Grande do Sul e constitui-se promissora fonte de proteínas, fibra dietética e compostos funcionais como antioxidantes, fosfolipídios, fenóis e ácido fítico. Este trabalho teve o objetivo de estudar a disponibilização de compostos funcionais em farelo de arroz, através da fermentação em estado sólido com Rhizopus oryzae. Durante o desenvolvimento do trabalho foi avaliado, no farelo de arroz fermentado, o efeito do processo fermentativo sobre a composição físico-química, o perfil de ácidos graxos, o conteúdo de fosfolipídios e a presença de compostos antioxidantes, bem como a atividade de enzimas durante o acompanhamento do processo fermentativo. O farelo de arroz utilizado foi fornecido pelo IRGA. O fungo agente fermentador foi Rhizopus oryzae e seus esporos foram propagados em agar batata dextrose, utilizando umar suspensão de Tween 80 (0,2 %), incubados durante 7 dias a 30 °C, até nova e completa esporulação do fungo. A fermentação foi realizada em biorreatores de bandejas onde o substrato (farelo de arroz) foi disposto e homogeneizado com a suspensão de esporos perfazendo a concentração inicial de 4,0x106 esporos.g-1 meio. A umidade do meio foi ajustada para 50 % e o processo ocorreu em estufa a 30 °C por 120 h. As amostras necessárias para as determinações analíticas foram coletadas no início do processo e a cada 24 h. Foram determinados os teores de umidade, cinzas, lipídios, proteína, fibra, açúcares redutores, aminoácidos digeríveis, ácido fítico, perfil de ácidos graxos com identificação e quantificação por cromatografia gasosa e fosfolipídios. Os compostos fenólicos dos fermentados foram extraídos com metanol a frio e quantificados por método espectrofotométrico com o reagente de Folin-Ciocalteau. A capacidade dos antioxidantes dos extratos do farelo fermentado foi estimada considerando o potencial em capturar os radicais 2,2-difenil-1-picrilidrazil (DPPH), inibir a peroxidação lipídica e a reação de escurecimento do guaiacol catalisada pela peroxidase. A fermentação em estado sólido reduziu em 40 %, 50 % e 60 %, significativamente (p<0,05), os teores lipídios, ácido fítico e açúcares redutores do farelo de arroz, respectivamente. O farelo fermentado apresentou teores aumentados de 30 % em cinzas, 50 % em fibras e 40 % em proteínas. A determinação de aminoácidos digeríveis indicou aumento de 27,6 % na digestibilidade das proteínas produzidas. O farelo de arroz fermentado por 24 h apresentou o maior conteúdo de compostos fenólicos totais (2200 µg ác.ferúlico/gfarelo), no entanto o extrato metanólico do farelo de arroz fermentado por 96 h inativou 50 % do DPPH reativo em 15 min (CE50 de 4,3 µg ác.ferúlico/mL). Este mesmo extrato reduziu em 57 % o valor do índice de peróxido no óleo de oliva após 30 dias de armazenamento. O extrato aquoso do farelo de arroz fermentado por 120 h foi o mais eficiente inibidor da reação de escurecimento catalisada pela peroxidase. Os teores de fosfolipídios foram aumentados em 1,8 mg P/g lipídio. No farelo fermentado os ácidos oléico, palmítico e linoléico foram os predominantes, ocorrendo ao longo da fermentação a redução dos ácidos graxos saturados (20 %) e o aumento dos ácidos graxos insaturados (5 %) Estes resultados indicam que a fermentação em estado sólido é uma poderosa ferramenta para agregar valor a este co-produto modificando a sua composição química e disponibilizando compostos de maior interesse, que podem ser aplicados em outros processos, subsidiando o agronegócio com alternativas para à sua sustentabilidade. O presente trabalho contribui com informações importantes para as etapas de investigação sobre a disponibilização destes biocompostos e suas futuras aplicações.
- ItemInfluência da composição e da fermentação nas propriedades físico-químicas e nutricionais de multimisturas(2008) Feddern, Vivian; Pinto, Stephanie Silva; Nogueira, Katiane Almeida; Furlong, Eliana Badiale; Soares, Leonor Almeida de SouzaEste trabalho teve como objetivo avaliar físico-química e nutricionalmente oito multimisturas, que diferiram quanto ao tipo de farelo (trigo ou arroz), presença ou ausência de pó de folha de mandioca e submissão ou não à fermentação em estado sólido com Saccharomyces cerevisiae durante 6 h a 30 °C. A composição proximal foi realizada segundo a AOAC (2000), o pH e a acidez segundo as normas analíticas do Instituto Adolfo Lutz (1985), os açúcares redutores por espectrofotometria, a digestibilidade protéica in vitro e a metionina disponível por método enzimático. As multimisturas com farelo de arroz apresentaram médias dos teores de lipídios (18,1%), cinzas (14,1%), fibras (7,8%), acidez (3,1%) e digestibilidade protéica in vitro (80,8%) mais elevadas do que as multimisturas com farelo de trigo, as quais, por sua vez, apresentaram teores de proteínas (14,5%), carboidratos (68,9%) e pH (7,8) maiores que as multimisturas com farelo de arroz (12,3% de proteína). A digestibilidade protéica in vitro variou de 62,1 a 81,2% e o conteúdo de metionina de 0,58 a 2,09 mg.g–1. Os açúcares redutores apresentaram um decréscimo médio de 16% em função da fermentação. A presença da folha de mandioca duplicou a acidez de duas multimisturas. A fermentação ocasionou variação máxima de 2,6 pontos percentuais para proteínas e 1,5 para cinzas, aumentando a acidez em 5 vezes, diminuindo no máximo 1,2 unidades de pH, 9,8 pontos percentuais de carboidratos e 1,26 mg.g–1 de metionina disponível, não alterando a digestibilidade protéica in vitro.
- ItemSolid-State Fermentation for the Enrichment and Extraction of Proteins and Antioxidant Compounds in Rice Bran by Rhizopus oryzae(2012) Kupski, Larine; Cipolatti, Eliane Pereira; Rocha, Meritaine da; Oliveira, Melissa dos Santos; Soares, Leonor Almeida de Souza; Furlong, Eliana BadialeThe objective of this work was to evaluate the solid-state fermentation with Rhizopus oryzae CCT 7560 of rice bran for the enrichment of proteins and the antioxidant compounds in the fermented biomass. Fermentation was performed in tray bioreactors at 30ºC for 120 h. Protein extraction was done at alkaline pH, followed by precipitation with acetone. Phenolic compounds were extracted with cold methanol. The maximum protein was recovered from after 120 h (26.6%). The content of total phenolic compounds increased during the fermentation and was maximum after 96 h, which inhibited the DPPH radical by 87%. The promising characteristics of the protein and phenolic extracts of the biomass suggested the application in the coating composition for vegetal tissues preservation.
- ItemProdução de β-galactosidade de Kluyveromyces marxianus CCT 7082 em fermentador e caracterização parcial da enzima livre e imobilizada(2008) Alves, Fernanda Germano; Kalil, Susana JulianoA β-galactosidase é amplamente distribuída na natureza, podendo ser encontrada em plantas, órgãos de animais e microrganismos. A hidrólise da lactose via enzimática vem sendo uma alternativa para as indústrias alimentícias, visto que os açúcares resultantes deste processo, glicose e galactose, são mais solúveis e doces, o que proporciona melhorias nas características sensoriais de produtos lácteos e, desenvolvimento de alimentos com baixo teor desse carboidrato, tornando-os ideais a consumidores intolerantes a este açúcar. O aumento da demanda industrial da β-galactosidase resulta na necessidade do estudo da agitação e da aeração, visando obter um produto de elevada atividade. A utilização de enzimas na indústria alimentícia é muitas vezes limitada devido a sua baixa estabilidade. Uma das alternativas é o emprego de enzimas imobilizadas para reduzir os problemas causados pela utilização de enzimas solúveis em aplicações industriais. A presente dissertação teve por objetivo geral o estudo das condições de produção da β-galactosidase de Kluyveromyces marxianus CCT 7082 e caracterização parcial da enzima livre e imobilizada. No primeiro estudo foi avaliada a influência da agitação e da aeração na produção da enzima por fermentação submersa em fermentador Biostat B de 2 L, utilizando a técnica de planejamento experimental, através de um planejamento experimental 22 (4 ensaios e 3 pontos centrais), onde as condições estudadas foram: 200; 350; 500 rpm e 0,5; 1,0; 1,5 vvm para a agitação e a aeração, respectivamente. Neste estudo verificou-se que a agitação e a aeração, exerceram influência na produção da enzima, sendo a condição mais favorável 500 rpm e 1,5 vvm, respectivamente, atingindo uma produtividade de 1,2 U.mL-1.h-1, uma atividade enzimática de 17 U.mL-1 e uma concentração celular de 11 mg.mL-1. Em um segundo estudo foi realizada a imobilização da β-galactosidase empregando a técnica de inclusão em gel de alginato de cálcio, seguida da caracterização das enzimas livre e imobilizada, quanto ao pH e temperatura ótimos, parâmetros cinéticos e estabilidade térmica. Para o estudo da influência do pH na atividade enzimática foram testados valores de pH entre 4,6 e 8,6. A influência da temperatura na reação enzimática foi determinada pela atividade de β-galactosidase nas temperaturas de 25 a 60ºC. Os parâmetros cinéticos foram determinados utilizando como substrato o-nitrofenil-b-D-galactopiranosídeo (ONPG) e lactose. A estabilidade térmica foi estudada determinando-se a constante cinética de desnaturação térmica, o tempo de meia vida e a energia de ativação da reação de desnaturação, incubando-se a enzima nas temperaturas de 30 a 45ºC. Os valores ótimo de pH e temperatura não foram alterados quando a enzima foi imobilizada, obtendo como resultados pH 6,6 e 37ºC, respectivamente, para ambas as formas enzimáticas. Os resultados dos parâmetros cinéticos, Km e Vmax, para a enzima livre foram 15,1 mM e 18,9 U.mL-1; 93,71 mM e 43,9 U.mL-1 para os substratos ONPG e lactose, respectivamente. Para a enzima na forma imobilizada os resultados para Km e Vmax foram 18,5 mM e 3,9 U.mL-1; 115,7 mM e 3,7 U.mL-1, respectivamente, utilizando ONPG e lactose. Com relação à estabilidade térmica enzimática, a equação de Arrhenius pôde ser aplicada para estabelecer uma relação entre a constante cinética de desnaturação térmica e a temperatura. Pela equação de Arrhenius determinou-se as energias da reação de ativação (9,4 e 2,1 Kcal.mol-1) e de ativação da reação de desnaturação (100 e 106 Kcal.mol-1), respectivamente, para b-galactosidase livre e imobilizada.
- ItemProdução de bioetanol a partir de resíduos celulósicos da agroindústria do arroz(2009) Furlan, Valcenir Júnior Mendes; Costa, Jorge Alberto VieiraAs atuais políticas ambientais buscam redução no consumo energético e no despejo de resíduos ao meio ambiente, através do desenvolvimento de alternativas ligadas a fontes renováveis. O aproveitamento de resíduos agroindustriais como a palha e a casca de arroz para geração de energia, apresentam elevado potencial, visto que são constituídos principalmente de carboidratos polimerizados, os quais podem ser utilizados como matéria-prima para a produção de bioetanol, já que na forma macromolecular não são assimiláveis nos processos fermentativos. O presente trabalho teve como objetivo estudar a produção de bioetanol utilizando palha e casca de arroz através de hidrólise ácida e enzimática seguida de fermentação. Na sacarificação ácida das matérias-primas foram avaliados o efeito da temperatura de reação (72 a 128ºC) e concentração de substrato (0,2 a 5,8%, p/v) na conversão de açúcares indiretamente para diretamente fermentescíveis utilizando como agente catalisador H2SO4 (72%, p/p), empregando um planejamento composto central ortogonal, sendo os maiores valores de açúcares redutores (AR) registrados no primeiro minuto de reação. Quando houve aumento da temperatura, verificou-se um efeito significativo (p=0,05) e negativo sobre a concentração de AR, tanto para a palha como para a casca de arroz. O máximo rendimento em AR (55,12%) foi obtido através da sacarificação da palha de arroz na concentração 3% (p/v) a 72°C. Na hidrólise enzimática estudou-se o efeito da temperatura, concentração de enzima e substrato na conversão de açúcares, após pré-tratamento para deslignificação da palha e casca de arroz. Os hidrolisados foram obtidos utilizando as enzimas comerciais celulase NS 50013 e -glucosidase NS 50010 (10:1), com agitação 150 min-1, pH 4,8 durante 48 h. Através da análise estatística observou-se que a concentração de enzima foi a variável que apresentou maior influência na formação de AR para ambas as matérias-primas. A máxima sacarificação alcançada foi através da hidrólise enzimática (79,90% de AR) da palha de arroz após 48 h de reação a 41,6°C. A fermentação do hidrolisado enzimático contendo 130 g/L de açúcares foi realizada em condições anaeróbias produzindo 23,3 g/L de etanol correspondendo a 0,41 g/g de conversão. Estes resultados indicam a potencialidade da palha de arroz para a utilização em processos biotecnológicos como para produção de bioetanol.
- ItemEffect of deoxynivalenol and T-2 toxin in malt amylase activity(2010) Buffon, Jaqueline Garda; Baraj, Edlira; Furlong, Eliana BadialeThe objective of this work was to evaluate the effect of DON and T-2 toxin levels on the malt amylase activity. The malt was contaminated in accordance with central composite design experiment with DON and T-2 toxin levels until 1000 ng/g. The activities of the enzymes were evaluated by Bernfeld method. The increase in T-2 toxin concentration inhibited the a-amylase activity. However, the increase of both toxins concentration caused inverse effect. The interaction between toxins indicated synergetic effect on the b-amylase activity. An increased activity occurred when the toxins contamination levels in malt were higher (1000ng/g malt). The trichothecenes interfered with the performance of aminolitic enzymes in the stage of malting, resulting in a significant model for enzymatic activity of b-amylase.
- ItemDeoxynivalenol (DON) degradation and peroxidase enzyme activity in submerged fermentation(2011) Buffon, Jaqueline Garda; Kupski, Larine; Furlong, Eliana BadialeThis work aims to evaluate deoxynivalenol degradation by Aspergillus oryzae and Rhizopus oryzae in a submerged fermentation system and to correlate it to the activity of oxydo-reductase enzymes. The submerged medium consisted of sterile distilled water contaminated with 50 μg of DON and 4 × 106 spore.mL–1 inoculum of Aspergillus oryzae and Rhizopus oryzae species, respectively in each experiment. Sampling was performed every 24 hours for monitoring the peroxidase specific activity, and every 48 hours for determining mycotoxin levels. Results showed that the fungi species were able to decrease DON levels as the peroxidase activity increased. The 48 hours fermentation interval presented the highest peroxidase specific activity (ΔABS/minute.μg.protein–1), 800 and 198, while the highest DON degradation velocity was 10.8 and 12.4 ppb/hour, respectively in both cases for Rhizopus oryzae and Aspergillus oryzae.