Purification of bromelain enzyme from Curauá (Ananaserectifolius LB Smith) white variety, by aqueous two-phase system PEG 4000/potassium phosphate

The Curauá (Ananaserectifolius LB Smith) is a species belonging to the family Bromeliaceae. Occurs in the states of Para, Amazonas, Amapá, Acre, Mato Grosso and Goiás, has two varieties, purple and white, and its fibers are used in automotive and textile industries due to its strength, softness and lightweight. Currently, only the fiber is used in industry, the rest is considered waste. However, this residue contains compounds with important properties to be discovered and studied. An enzyme complex found in this residue is bromelain, a group of proteolysis’ enzymes with application in several areas such as in the food, pharmaceutical and cosmetics industries. Today, its use is aiming the pharmaceutical industry, the production of ointments, gels, creams and lotions because they offer a wide range of therapeutic efficacies: antiedemas, anti-inflammatory, antithrombotic and fibrinolytic activities. This work studied the enzyme purification and recovery presented in the leaves of Curauá by means of an ATPS (aqueous two-phase system) PEG 4000/potassium phosphate. The protein content was measured by Bradford reagent and the enzymatic activity was measured by the Biuret reagent. Batch assays were performed aiming the enzyme extraction and recuperation, using the partition coefficient as indicator. It was used pH 7.0, 8.0 and 9.0, varying the proportional composition between the polymeric and the saline phases (tie-lines). The white variety of Curauá was used. The best purification factor was 4.53 and about 113.04 µg/mL of total protein measured by Bradford8395399CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQCOORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPESFUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESPsem informaçã

Concentration by membrane separation processes of a medicinal product obtained from pineapple pulp

The concentration of pineapple juice is needed to retain the bromelain activity and to standardize the composition and proteolytic activity. Thus, this work aimed to obtain a pure bromelain extract from the Ananas comosus L. Merril juice by membrane separation process. A 2² experimental planning was used to study the influence of pH and transmembrane pressure on the activity recovery by micro-filtration using a plain membrane. In second step, this enzyme was purified by the ultra-filtration using a 10 kDa millipore kit. The best operation condition to bromelain concentration using the plain membrane was at pH 7.5 and transmembrane pressure of 0.05 bar, while 85% of bromelain activity was recovered. Ultra-filtration retained 100% of proteolytic activity and concentrated in 10 fold the bromelain extract. SDS-PAGE electrophoresis showed that the ultra-filtrated had high purity and the bromelain from A. comosus pulp had a molecular weight of 24.5 kDa.A concentração do suco de abacaxi é necessária para manter a atividade da bromelina e padronizar a composição e atividade proteolítica. Assim, este trabalho objetivou a obter um extrato de bromelina pura do suco do Ananas comosus L. Merril por processos de separação por membranas. Um planejamento experimental do tipo 2² foi feito para estudar a influência do pH a da pressão transmembranar sobre a recuperação da atividade por micro-filtração usando uma membrana plana. Em uma segunda etapa, purificou-se a enzima alvo por ultra-filtração usando um kit millipore de 10 kDa. A melhor condição para a concentração da bromelina foi a pH 7,5 e pressão transmembranar de 0,05 bar, onde 85% da atividade da bromelina foi recuperado. A ultra-filtração manteve 100% da atividade proteolítica e concentrou em 10 vezes o extrato de bromelina. A eletroforese via SDS-PAGE mostrou que o ultra-filtrado teve alta pureza e a bromelina da polpa do Ananas comosus tem um peso molecular de 24.5 kDa.45746

Biosurfactant production by Bacillus subtilis using the residue from the processing of pineapple as substrate

Orientador: Elias Basile TambourgiDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: O crescente comprometimento com questões ambientais, juntamente com as novas legislações vigentes fizeram com que o uso de surfactantes sintéticos se tornasse inviável pela indústria. Assim, o desenvolvimento de novas tecnologias para produção de biossurfactantes aumentou consideravelmente. Biossurfactantes são grupos de compostos químicos produzidos por microrganismos através da biodegradação de matérias-primas renováveis. A utilização de biossurfactantes tornou-se uma alternativa bastante interessante em substituição aos surfactantes sintéticos, pois geram menor impacto ambiental devido à sua biodegrabilidade, diversidade estrutural e baixa toxicidade. Entretanto, os altos custos de produção são fatores limitantes para sua aplicação industrial. Sendo assim, o presente trabalho teve como objetivo a produção de biossurfactante, através da fermentação do resíduo do processamento do abacaxi, por Bacillus subtilis, a 37 ? C. O resíduo do abacaxi como substrato de fonte renovável garante o baixo custo na produção do surfactante microbiológico, uma vez que este fruto é extensivamente cultivado no Brasil. Foram realizadas fermentações com três diferentes concentrações de glicose (1%, 3%, 5%) e, posteriormente, enriquecendo o substrato com glicerol comercial (3%, 5% e 10%). Foram realizados testes de tensão superficial e indíce de emulsão e observou-se melhores resultados com 5% de glicose e sem adiação de glicerol, com redução da tensão em 25% e índices de emulsão de 67%, entretando não foi observado estabilidade do bissurfactante produzido quando expostos à condições extremas de temperatura (100°C e 121°C), variação de pH de 4 a 8 e frente à força iônica com soluções de NaCl em concentrações de 2,5%, 5%, 10% e 20%Abstract: The growing commitment to environmental issues, with the new current legislation made the use of synthetic surfactants become unviable in industry. Thus, the development of new technologies for producing biossufactantes increased considerably. Biosurfactants are groups of chemical compounds produced by microorganisms by biodegradation renewable raw materials. The use of biosurfactants has become an interesting alternative to replace synthetic surfactants because they generate less environmental impact due to their biodegradability, low toxicity and structural diversity. However, the high production costs are limiting factors for their industrial application. Therefore, this study aimed to produce biosurfactant by Bacillus subtilis at 37 °C, usign the residue from processing of pinneaple as substrate. The pineapple residue as a renewable source substrate ensures low cost production of microbial surfactant, since this fruit is extensively cultivated in Brazil. Fermentations were performed at three different glucose concentrations (1%, 3%, 5%) and then enriching the substrate with commercial glycerol (3%, 5% and 10%). The surface tension and emulsion index analysis showed that the best results was with 5% glucose and without glycerol, with tension reduction of 25% and emulsion index of 67%. However, was observed that the bissurfactant produced wasn't stable when exposed to extreme conditions of temperature (100 ° C and 121 ° C), pH range 4 to 8 and ionic strength of NaCl solutions with concentrations of 2.5%, 5%, 10% and 20%MestradoEngenharia QuímicaMestra em Engenharia Químic

Characterization of pineapple residue and its use in the production process of biosurfactant by Bacillus subtilis

Orientador: Elias Basile TambourgiTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: Durante os últimos anos uma grande variedade de microrganismos é estudada para a produção de biossurfactantes. A biodegrabilidade e a baixa toxicidade garantem a esses compostos uma vantagem quando comparados aos compostos sintéticos. Entretanto, os surfactantes naturais ainda são incapazes de competir economicamente no mercado, devido ao seu alto custo de produção. Sendo assim, o uso de fontes renováveis como substrato torna-se uma alternativa para minimizar os custos de produção e tornar esses produtos viáveis a utilização em diferentes áreas. O resíduo do abacaxi é uma válida opção para driblar o problema de alto custo. Além de ser uma das frutas mais produzidas no mundo, o abacaxi possui propriedades que favorecem o desenvolvimento de microrganismos e, consequentemente, a produção de biossurfactantes. O presente trabalho avaliou a viabilidade em utilizar o resíduo do abacaxi como substrato para produção de biossurfactantes por Bacillus subtilis através de estudos de caracterização do resíduo, aprimoramento do meio e análises de estabilidade, caracterização e aplicação do biossurfactante produzido. Os resultados da caracterização do resíduo do abacaxi reportaram excelentes quantidades de sacarose, frutose, glicose, proteína e lipídios, ideais para a produção de biossurfactante. Estudos para obtenção do meio ótimo foram realizados através de análises estatísticas com software Statistica (v.10). O meio otimizado, contendo 15% de inóculo e 95mL de resíduo de abacaxi, apresentou uma redução de 35,42% da tensão superficial. As análises de estabilidade mostraram que o biossurfactante produzido não é estável quando exposto à 121ºC e apresenta estabilidade de cerca de 1 hora quando aplicado tratamento térmico a 100°C. Os resultados também não foram favoráveis em pH acima de 4 e concentrações salinas superiores à 5,0%. Os resultados de caracterização apontaram a produção de um biossurfactante de carácter aniônico e sua aplicação através da capacidade emulsificante mostrou-se promissora para utilização em indústrias alimentíciasAbstract: During the last years a great variety of microorganisms has been studied for the production of biosurfactants. Biodegradability and low toxicity ensure the inclusion of an advantage when compared to synthetic compounds. However, natural surfactants are still unable to compete economically in the market because of their high cost of production. Thus, the use of renewable sources as a substrate becomes an alternative to minimize production costs and make viable their use in several areas. The pineapple residue is a valid option to avoid the high cost problem. Besides being one of the most produced fruits in the world, pineapple has properties that favor the development of microorganisms and, consequently, the production of biosurfactants. The present work evaluated the feasibility of using the pineapple residue as a substrate for the production of biosurfactants by Bacillus subtilis with studies of residue's characterization, medium optimization and stability analysis, characterization and application of the biosurfactant produced. The results of the characterization of the pineapple residue reported several levels of sucrose, fructose, glucose, protein and lipids, ideal for the production of biosurfactant. The optimization of the environment was performed through statistical analysis with Statistica software (v.10). The optimized medium, containing 15% of inoculum and 95mL of pineapple residue, showed a reduction of 35.42% of surface tension. Stability analyzes showed that the biosurfactant produced is not stable when exposed to 121ºC and presents stability of about 1 hour when applied heat treatment at 100ºC.The results were also not favorable to pH above 4 and salines medium with concentration higher than 5.0%. The characterization results indicated a production of an anionic biosurfactant and its application through the emulsifying capacity was promising for use in food industriesDoutoradoEngenharia QuímicaDoutora em Engenharia Quimica140471/2015-4CNP

Optimizing of alcohol production from manioc starch

The objective of this study was the optimization of the manioc root starch hydrolysis by α-amylase from A. niger and alcohol production from this starch syrup. Hydrolysis assays were performed at pH 4.8, the starch concentration and the temperature varied from 7 to 22 g.L-1, and 30 to 59.1 ºC, respectively. The starch contents during the syrup fermentation were 2.2 and 5%. The results of the starch hydrolysis showed that the hydrolysis time was between 20-200 minutes, the RSM analysis showed a decrease in the starch yield at the average concentration and above of 70% at high temperatures, and the optimal conditions were found at temperature between 55-59.1 ºC and concentration between 7.9-10 or 20-22 g.L-1; conditions at which 80% of the starch was hydrolyzed. The best fermentation condition was obtained for the must containing 5% of starch. The final fermentation composition obtained was of 0.68 g.L-1 ART and 0.572 g.L-1 AR. After the fermentation process, an alcohol yield of 45% was obtained showing that this process is a very good alternative for sugar-alcohol industries.Este trabalho objetivou otimizar o processo de hidrólise do amido de mandioca com α-amilase de A. niger e obter o álcool deste xarope. Os ensaios foram realizados a pH 4,8; em que variaram-se a concentração do amido (entre 7-22 g.L-1) e a temperatura (entre 30-59,1 ºC). Durante a fermentação, usaram-se nos mostos 2,2 e 5% de amido de mandioca. Os resultados da hidrólise mostraram que o tempo ficou entre 20-200 minutos; a análise RSM mostrou que o rendimento diminuiu nas concentrações médias; e as condições ótimas foram encontradas entre 55-59,1 ºC e com a concentração entre 7,9-10 ou 20-22 g.L-1, em que se hidrolisou 80% do amido. A melhor condição de fermentação foi obtida para o mosto contendo 5% de amido. Sua composição final foi de 0,668 g.L-1 de ART, 0,572 g.L-1 e de AR, 3,71 ºGL. O rendimento alcoólico foi de 45%, demonstrando que este processo é uma alternativa eficiente à indústria sucroalcooleira.613617Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP

Concentration by membrane separation processes of a medicinal product obtained from pineapple pulp

The concentration of pineapple juice is needed to retain the bromelain activity and to standardize the composition and proteolytic activity. Thus, this work aimed to obtain a pure bromelain extract from the Ananas comosus L. Merril juice by membrane separation process. A 2² experimental planning was used to study the influence of pH and transmembrane pressure on the activity recovery by micro-filtration using a plain membrane. In second step, this enzyme was purified by the ultra-filtration using a 10 kDa millipore kit. The best operation condition to bromelain concentration using the plain membrane was at pH 7.5 and transmembrane pressure of 0.05 bar, while 85% of bromelain activity was recovered. Ultra-filtration retained 100% of proteolytic activity and concentrated in 10 fold the bromelain extract. SDS-PAGE electrophoresis showed that the ultra-filtrated had high purity and the bromelain from A. comosus pulp had a molecular weight of 24.5 kDa.A concentração do suco de abacaxi é necessária para manter a atividade da bromelina e padronizar a composição e atividade proteolítica. Assim, este trabalho objetivou a obter um extrato de bromelina pura do suco do Ananas comosus L. Merril por processos de separação por membranas. Um planejamento experimental do tipo 2² foi feito para estudar a influência do pH a da pressão transmembranar sobre a recuperação da atividade por micro-filtração usando uma membrana plana. Em uma segunda etapa, purificou-se a enzima alvo por ultra-filtração usando um "kit millipore" de 10 kDa. A melhor condição para a concentração da bromelina foi a pH 7,5 e pressão transmembranar de 0,05 bar, onde 85% da atividade da bromelina foi recuperado. A ultra-filtração manteve 100% da atividade proteolítica e concentrou em 10 vezes o extrato de bromelina. A eletroforese via SDS-PAGE mostrou que o ultra-filtrado teve alta pureza e a bromelina da polpa do Ananas comosus tem um peso molecular de 24.5 kDa