Desenvolvimento de bioprocesso para produção de cafeina e teofilina dementilases por Rhizopus delemar em fermentação no estado solido utilizando casca de cafe como substrato

Orientadores: Telma Teixeira Franco, Carlos Ricardo SoccolTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuimicaResumo: Avanços na biotecnologia, principalmente na área de tecnologia enzimática e de fragmentações, oferecem oportunidades para a utilização econômica de resíduos agroindustriais. A casca obtida durante o processamento do café por via seca tem sido pouco empregada quando comparada com volume em que é gerada. Este resíduo poderia ser mais utilizado se compostos tóxicos como cafeína e taninos fossem removidos. Fungos filamentosos são capazes de assimilar cafeína e taninos de um meio sintético líquido ou de resíduos de café. Existem poucos trabalhos sobre a detoxificação da casca de café e esta nunca foi relatada com cepas de Rhizopus delemar. A via de degradação da cafeína por este microrganismo e as enzimas envolvidas neste processo também não estão descritas na literatura. O objetivo deste trabaJho foi agregar valor a casca de café por fennentação no estado sólido com R. delemar, investigar a via de degradação da cafeína e caracterizar as enzimas envolvidas neste bioprocesso. As condições de fermentação da casca de café por R. delemar foram otimizadas e os melhores níveis de detoxificação (86% de redução da cafeína e 60% de taninos) foram obtidos em frascos de Erlenmeyer com 75% de umidade inicial, 1O6esporos/g substrato seco, pH 6,5 e 28°C. A cinética do processo fermentativo foi conduzida no biorreator de colunas com as condições otimizadas previamente e indicou que o desenvolvimento do fungo filamentoso e a sua respiração foram relacionados com a degradação de cafeína e de açúcares totais presentes na casca de café. A fase exponencial de crescimento microbiano foi encontrada entre 3 e 5 dias, quando foi detectado máximo consumo de 02 e após a máxima produção das enzimas e degradação da cafeína. Valores máximos de atividade enzimática, 1,8 e 3,3 U/g s.s. para a cafeína e a teofilina demetilase respectivamente, foram obtidos após 2 dias de fermentação em frascos de Erlenmeyer. O extrato enzimático foi estável após estocagem a 2°C e o Km estimado, a temperatura e o pH ótimos foram respectivamente 150J.1M, 30°C e pH 6,5 para a cafeína demetilase e 180J.µM, 30°C e pH 7,4 para a teofilina demetilase. Os resultados mostraram boas perspectivas para a utilização de Rhizopus sp. em processos de detoxificação da casca de café e novas oportunidades poderão surgir para a utilização deste bioproduto e para a aplicação do extrato enzimático obtido neste processoAbstract: Advances in biotechnology, mainly in the area of enzymes and fermentation technology, offer potential opportunities for economic utilization of agro-industrial residues. The coffee husk obtained during dry processing of coffee has been poorly utilized when compared with the produced volume. Removing the toxics compound as caffeine and tannin, this residue could be more utilized. Filamentous fungi are able to assimilate caffeine and tannins from liquid synthetic media or coffee residue. There are few works about coffee husk detoxification and it was never described with strains of Rhizopus delemar. The caffeine degradation pathway and the enzymes involved in this process have not been described in the literature to. The aim of this work was to improve the nutritive value of coffee husk by solid-state fermentation with R. delemar, to investigate the caffeine degradation pathway and to charactecize enzymes involved in this bioprocess. The conditions of coffee husk fermentation by R. delemar were optimized and the best detoxification levels (86% of caffeine and 60% of tannin reduction) were obtained in Erlenmeyer t1asks with 75% initial moisture, 1O6spores/g dry substrate, at pH 6.5 and 28°C. The kinetic of fermentative process was carried out in packed bed column bioreactor using the conditions previously optimized and showed that the development of filamentous fungi and its respiration was related with caffeine degradation and total sugars presents in coffee husk. The exponential phase of microbial growth was achieved between 3 and 5 days, when was detected maximal 02 consumption and after the maximum production of enzymes and caffeine degradation. The maximum activities, 1.8 and 3.3 U/g d.s. for caffeine and the ophylline demethylase respectively, were achieved at 2 days of fermentation in Erlenrneyer :flasks. The enzymatic extracts were stable after storage at 2°C and the Km estimated, the optimum temperature and pH were respectively 150J.1M, 30°C and pH 6.5 for caffeine demethy1ase and 180J.µM, 30°C and pH 7.4 for theophylline demethy1ase. The results showed good prospects of using Rhizopus sp. for the coffee husk detoxification and would open new opportunities for the utilization of this byproduct and for enzymatic extract applicationDoutoradoDesenvolvimento de Processos QuímicosDoutor em Engenharia Químic

Produção de xilanases alcalinas por Bacillus pumilus e sua aplicação no branqueamento de polpas kraft

Orientador: Telma Teixeira FrancoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuimicaResumo: Para reduzir os problemas ambientais, a indústria de papel e celulose vem buscando alternativas para seus processos de branqueamento através da tecnologia enzimática. Desta forma, xilanases tem sido empregadas durante o processo de pré-branqueamento de polpas Kraft, com intuito de diminuir a carga de cloro utilizada nas etapas subseqüentes. Xilanases ativas a altas temperaturas (acima de 45 °C) e pH alcalino possuem elevado potencial de aplicação em branqueamento de polpas de papel, já que podem ser introduzidas livremente nos diferentes estágios do processo sem a necessidade de drásticas etapas de resfriamento ou ajustes de pH. Bactérias são aptas a produzir enzimas que atuam nestas condições, tornando atrativo o estudo da produção de xilanase por Bacillus pumilus. Para viabilizar a aplicação de xilanases em larga escala é necessário que esta seja obtida com alta produtividade e baixo custo. Neste trabalho foram investigadas as condições de produção de xilanases alcalinas por B. pumilus em fermentação submersa. O meio de cultivo foi estudado por planejamento estatístico, objetivando maximizar a produção de xilanases em frascos agitados. Após determinar as melhores condições de cultivo, um biorreator com volume útil de 2L foi utilizado para produzir a quantidade necessária de enzima para aplicação nos testes de branqueamento. A maior produção da enzima em frascos agitados (129 U/mL) foi verificada no ponto central do segundo planejamento experimental em 20 horas de fermentação, o qual apresentava 3% xilana, 0,6% peptona, 0,15% sulfato de amónio e pH 9,5. Foi verificado que a produtividade aumentou (170 U/mL em 10 horas) quando a enzima foi produzida em biorreator de 2 L, evidenciando o potencial do B. pumilus para a produção de xilanases alcalinas e termofílicas. Quanto a aplicação da enzima no pré-branqueamento de polpas Kraft, foi verificado uma deslignificação de 26% quando a polpa foi tratada com xilanases na dosagem de 50U/g polpa seca, resultado superior aos encontrados na literatura.Abstract: Environmental concerns, have put a restriction on the usage of chlorine during bleaching process in the paper and pulp industry. Therefore, xylanase pretreatment has been used to lower bleaching chemical consumption. Enzymes which are active under alkaline conditions and higher temperatures, have great potential for industrial application, such as the bleaching process, without any need for cooling or changes in pH and with the advantage in lowering the release of polluting organic chlorine compounds. Bactérias are able to produce enzymes that act in these conditions, than being attractive xylanase production by Bacillus pumilus. For industrial large scale aplication, the enzyme should be obtained with high productivity and low cost. This work investigated the optimal conditions of alkaline xylanases produced by B. pumilus in submerged fermentation. The culture media was studied by statistical factorial design, aiming to increase the xilanases production. The best conditions were applied in 2L bioreactor to produce the enzyme necessary for application in bleaching process. The highest xylanase production in culture flasks (129 U/mL) was obtained at central point of the second factorial design in 20 hours of fermentation, which contained 3% xylan, 0.6% peptone, 0.15% ammonium sulfate and pH 9.5. It was observed that the productivity increased (170 U/mL in 10 hours) when the enzyme was produced in 2 L biorreator, evidencing the potential of the B. pumilus for the production of thermophilic and alkaline xylanases. The effect of xylanase treatment (50U/g pulp) on hardwood pulp was significant. A decrease of 2.5 units in kappa number was achieved (26% of delignification) suggesting that the xylanase from B. pumilus has a great potential in kraft pulp bleaching.MestradoMestre em Engenharia Químic

Programa ReCicLa: a descoberta de uma nova dimensão da extensão no IFC utilizando redes sociais digitais

The ReCicLa Extension Program is developed at the Instituto Federal Catarinense Campus Araquari  in partnership with the NGO Movimento Jovem Araquari - MJA and the Moradores e Amigos do Bairro Itinga Association - AMORABI and it aims to optimize the domestic budget in vulnerable communities. The projects that make up the ReCicLa Program develop low-cost cleaning products without environmental damage; recipes with unconventional parts of fruits and vegetables, and helps communities to install gardens with technical assistance. Faced with social distancing, the actions started to be developed remotely, thus the project Redes appears, aiming to create, publicize and share ReCicLa actions. To enable the publication of the material produced in digital format, accounts were created on Instagram and Facebook, and livestreams were held on YouTube. The meetings between fellows, collaborators and coordinators took place through the Google Meet platform and WhatsApp, during the meetings the posts were defined according to the objectives of the projects. Resources from digital social networks were used, among other tools for editing images, videos, texts, and sound in media production. 56 posts were published containing recipe videos, planting tips and selected information. It was observed that social networks allow a greater scope and visibility of the projects, since they are not limited to a certain space and time. The actions, carried out remotely, enabled the interaction between servers, students, and the community. When interacting with likes, comments and questions they are no longer mere spectators, validating the extension process, also in digital format.O Programa de Extensão ReCicLa, é desenvolvido no Instituto Federal Catarinense Campus Araquari, em parceria com a ONG Movimento Jovem Araquari - MJA e a Associação de Moradores e Amigos do Bairro Itinga – AMORABI e objetiva otimizar orçamento doméstico em comunidades vulneráveis. Os projetos que integram o Programa ReCicLa desenvolvem: produtos de limpeza de baixo custo e dano ambiental; receitas sustentáveis de alimentos e instalação de hortas comunitárias com assessoria técnica. Diante do distanciamento social, as ações passaram a ser desenvolvidas remotamente, assim surge o projeto Redes objetivando criar, divulgar e compartilhar ações do ReCicLa. Para possibilitar a publicação do material produzido em formato digital, foram criadas contas no Instagram, Facebook e realizadas lives no YouTube. A comunicação e as reuniões entre bolsistas, colaboradores e coordenadores ocorreram pela plataforma Meet e WhatsApp. Nos encontros eram definidas as postagens e as temáticas estudadas, respeitando os objetivos dos projetos. Utilizaram-se recursos das próprias redes sociais digitais, entre outras ferramentas, para editoração de imagens, vídeos, textos e som. Foram publicadas 56 postagens contendo vídeos de receitas, dicas de plantio e informações selecionadas. Usando essa metodologia, os projetos do Programa ReCicLa apresentaram maior abrangência e visibilidade, visto que as redes sociais ultrapassam a barreira do tempo e do espaço. As ações realizadas remotamente possibilitaram a interação entre servidores, discentes e comunidade, pois ao interagirem com curtidas, comentários, perguntas e compartilhamentos, os participantes deixaram de ser meros espectadores, validando a extensão também em formato digital

ISOLAMENTO DE MICRORGANISMOS RESISTENTES A FORMALDEÍDO PROVENIENTES DE LODO DE ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO (ETE): RESULTADOS PRELIMINARES

O formaldeído é uma substância agressiva ao meio ambiente devido sua alta toxicidade e volatilização. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi caracterizar o resíduo de formol do IFC Araquari, bem como isolar microrganismos com potencial para tratamento biológico deste resíduo, a partir de lodo ativado da ETE do município de Jaraguá do Sul-SC. A caracterização revelou um resíduo com pH ácido e baixos teores de sólidos totais. Também foram isoladas espécies fúngicas com potencial para a degradação de formaldeído, podendo ser utilizada em ensaios de tratamento biológico, podendo contribuir para a minimização dos impactos causados por esse passivo ambiental no Campus

RECICLA III: Reciclagem de resíduos como complemento de renda em Araquari

O projeto de extensão RECICLA objetiva desenvolver produtos de limpeza de baixo custo e baixo dano ambiental. Nesta edição, a ONG Movimento Jovem de Araquari foi parceira do projeto. Os produtos e procedimentos selecionados para o trabalho foram testados e adaptados para a elaboração do material informativo. As oficinas ocorreram em Araquari (SC) produzindo sabão em barra, líquido, detergente, desinfetante e repelente. Como base dos produtos, foram utilizados: vinagre, álcool, sabão em barra e bicarbonato. Este projeto oportuniza a inserção do IFC Campus Araquari na comunidade e propicia o repasse de informações que podem incrementar o orçamento doméstico

Caffeine degradation by Rhizopus delemar in packed bed column bioreactor using coffee husk as substrate Degradação de cafeína por Rhizopus delemar em biorreator de colunas usando casca de café como substrato

Various microorganisms including bacteria, yeast and fungi can degrade caffeine. There are few publications about caffeine degradation pathway in filamentous fungi, mainly by solid-state fermentation (SSF). Studies were carried out on degradation of caffeine and their metabolites by filamentous fungi in SSF using coffee husk as substrate. The purpose of this work was to investigate the caffeine degradation pathway by Rhizopus delemar in packed bed column fermenter and to compare this degradation metabolism with glass flasks fermentation. The methylxanthines were quantified by HPLC analysis. The experiments were realized with the optimized conditions in previous experiments: pH 6.5, 28ºC, inoculation rate 10(6) spores/g substrate, aeration rate 60 mL/min and initial moisture 73%. Under these conditions, after 72 hous of fermentation was achieved only 0.19% of caffeine and 0.014% of theophylline in the coffee husk. The strain proved to be able for caffeine and theophylline degradation by SSF in packed bed column bioreactor.<br>Diversos microrganismos incluindo bactérias, fungos e leveduras são capazes de assimilar a cafeína de meios sintéticos ou de resíduos de café. Existem poucos trabalhos sobre a via de degradação da cafeína em fungos filamentosos, principalmente por fermentação no estado sólido (FES). Estudos de degradação da cafeína por fungos filamentosos em FES usando casca de café como substrato vêm sendo realizados. O objetivo deste trabalho foi investigar a via de degradação da cafeína por Rhizopus delemar em biorreator de colunas aeradas e comparar este metabolismo de degradação com o da fermentação em frascos de vidro. As metilxantinas foram quantificadas por análises em HPLC. Os experimentos foram realizados com as condições otimizadas previamente: pH 6,5, 28&ordm;C, 10(6) espores/g substrato, vazão de ar 60 mL/min e 73% de umidade inicial. Após 90 horas de fermentação, 65% da cafeína foi reduzida, resultando 0,19% de cafeína e 0,014% de teofilina na casca de café. Esta cepa provou ter habilidade para degradar cafeína e teofilina por FES em biorreator de colunas