Recuperação de carotenoides microbianos assistido por ondas ultrassônicas

Phaffia rhodozyma é uma levedura carotenogênica capaz de produzir intracelularmente pigmentos naturais a partir de cultivos microbianos. Neste estudo foi avaliada a cinética de produção de carotenoides em cultivos submersos, bem como sua recuperação através de ruptura celular assistidas por ondas ultrassônicas, promovendo alterações nas relações biomassa:solvente utilizadas. A maior concentração de biomassa e produção dos compostos de interesse foi observada em torno de 168 h de cultivo, cujo extrato carotenogênico apresenta a astaxantina como carotenoide majoritário. Um incremento de 2,35 vezes na recuperação dos carotenoides foi obtido na relação biomassa:solvente 0,0167 g mL-1, como a mais adequada para determinações analíticas e 0,042 g mL-1 para ser usada visando menor gasto energético no processo

Carotenoid Production by Rhodotorula mucilaginosa in Batch and Fed-Batch Fermentation Using Agroindustrial Byproducts

Karotenoidi su prirodni pigmenti koji se mogu proizvesti pomoću biotehnoloških procesa. Međutim, troškovi su njihove proizvodnje relativno visoki, no mogu se smanjiti primjenom jeftinih alternativnih izvora hranjiva. Uzgojem s pritokom supstrata postižu se visoke koncentracije biomase i/ili najveći prinos. Stoga je svrha ovoga rada bila proizvesti karotenoide šaržnom fermentacijom i uzgojem s pritokom supstrata s pomoću kvasca Rhodotorula mucilaginosa CCT 7688 u podlozi s nusproizvodima agroindustrije. Proizvodnja je poboljšana primjenom eksperimentalnog dizajna, pomoću kojeg je optimirana koncentracija nusproizvoda agroindustrije u podlozi. Najveće koncentracije ukupnih karotenoida (1248,5 μg/L) i biomase (7,9 g/L) u šaržnom postupku dobivene su primjenom podloge od 70 g/L melase šećerne trske i 3,4 g/L kukuruznog ekstrakta pri 25 °C i 180 rpm tijekom 168 h, što je 17 % više nego u standardnoj podlozi s ekstraktima kvasca i slada (1200 μg/L). Tijekom uzgoja s pritokom supstrata ispitani su različiti načini prihranjivanja supstrata s 30 g/L melase šećerne trske i 6,5 g/L kukuruznog ekstrakta, te su postignute najveće koncentracije karotenoida od 3726 μg/L i biomase od 16 g/L. Uzgojem s pritokom supstrata dobiveno je otprilike 400 % više karotenoida, u usporedbi sa šaržnom fermentacijom (740,3 μg/L). Stoga je zaključeno da se kvasac R. mucilaginosa može upotrijebiti za proizvodnju karotenoida u podlozi od agroindustrijskog otpada.Carotenoids are natural pigments that can be produced through biotechnological processes. However, the costs are relatively high and can be minimized by using lower-cost substrates as alternative nutrient sources. The fed-batch fermentation is one of the techniques used to obtain a high biomass concentration and/or maximum production. Thus, the aim of this work is to produce carotenoids in batch and fed-batch fermentation with the yeast Rhodotorula mucilaginosa CCT 7688 using agroindustrial byproducts in the culture medium. Carotenoid production was increased using experimental designs, which modified the concentration of the agroindustrial medium. In batch production the highest concentrations of total carotenoids (1248.5 μg/L) and biomass (7.9 g/L) were obtained in the medium containing 70 g/L sugar cane molasses and 3.4 g/L corn steep liquor at 25 °C and 180 rpm in 168 h, demonstrating an increase of 17 % when compared to the standard yeast malt medium (1200 μg/L). In the fed-batch production, different feeding strategies were tested with 30 g/L sugar cane molasses and 6.5 g/L corn steep liquor, reaching a total carotenoid production of 3726 μg/L and biomass concentration of 16 g/L. Therefore, the strategy of the fed-batch process resulted in an increase in the carotenoid production of approx. 400 % compared to that in the batch process (740.3 μg/L). Thus, the R. mucilaginosa strain has the potential to produce carotenoids in agroindustrial medium

Biossíntese de acetato de isoamila, valerato de etila e acetato de butila usando lipases microbianas imobilizadas em diferentes suportes

A síntese enzimática dos ésteres de aroma frutal de cadeia curta, acetato de isoamila (banana), valerato de etila (maçã verde) e acetato de butila (abacaxi) utilizando as lipases microbianas Candida antactica tipo B (CALB), Lecitase Ultra e Palatase 20000 L (Pal) imobilizadas a partir de diferentes estratégias foram investigadas. A produção dos ésteres também foi avaliada utilizando a lipase comercialmente imobilizada Novozym 435. As enzimas foram imobilizadas em suportes hidrofóbicos (Octil-Sefarose - Oct e Fenil-Sefarose - Fen), resinas de troca iônica (Carboximetil-Sefarose - CM e Dietilaminoetil-Sefarose - DEAE), ligação covalente multipontual (Glioxil-agarose - Gli) e unipontual (Bromocianógeno - CNBr). As reações ocorreram em meio orgânico (hexano) com álcool e ácido (25 mM) a 40°C para acetato de isoamila, 45°C para acetato de butila e 50°C para valerato de etila, sendo os ésteres quantificados por Cromatrografia Líquida de Alta Eficiência. Os derivados CALB-CM e Pal-DEAE foram mais promissores para produção do acetato de isoamila e valerato de etila, respectivamente. Acetato de butila apresentou os melhores resultados de rendimento de conversão usando a lipase Novozym 435 e os derivados CALB-Oct, CALB-Gli e CALB-CM. Em função da elevada estabilidade as enzimas imobilizadas foram mais eficientes na síntese de ésteres de aroma frutal, em comparação com as enzimas livres

Optimization of production conditions of lipase by Geotrichum candidum NRRL-Y552

Orientador: Maria Isabel RodriguesTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: O interesse na produção de lipases microbianas tem aumentado significativamente nas últimas décadas, devido ao seu amplo potencial de aplicações industriais, seja na indústria de alimentos como aditivos (modificação de aromas), química fina (síntese de ésteres), detergentes (hidrólise de gorduras), tratamento de efluentes (decomposição e remoção de substâncias oleosas), couro (remoção de lipídios das peles dos animais), farmacêutica e na área médica (remédios, digestivos e enzimas para diagnósticos). A produção de lipase pode ser influenciada por diferentes variáveis, como o microrganismo produtor da enzima, as fontes de carbono, nitrogênio e lipídio, as condições de aeração e agitação, o tipo do impulsor, e até mesmo a geometria do reator. Na primeira etapa deste trabalho foram realizados testes com diferentes indutores (óleo de soja, óleo de milho, óleo de girassol, óleo de canola e óleo de oliva) para produção de lipase utilizando o microrganismo Geotrichum candidum NRRL- Y552, obtendo como melhor indutor o óleo de soja. Em seguida, um estudo para padronização do inóculo foi realizado possibilitando o início da otimização do meio de cultura, em frascos agitados, obtendo como meio otimizado 3,58% de peptona e 0,64% de óleo de soja, com pH inicial de 7,0 a 30°C e 250 rpm, alcançando 16 U/mL em 48 horas de fermentação. Utilizando as condições de produção otimizadas, a enzima foi caracterizada quanto a pH ótimo, temperatura ótima e de estabilidade, a influência de sais minerais na atividade enzimática e a determinação dos parâmetros cinéticos KM e Vmáx. Seqüencialmente, com o meio de cultura otimizado, foi verificada a influência dos impulsores turbina de Rushton, hélice naval e pás inclinadas na produção da lipase em fermentadores de bancada, atingindo em tomo de 25 g/L de biomassa para todos os impulsores e 19 U/mL em 30 horas, 12 U/roL em 30 horas e 22 U/mL em 54 horas, respectivamente, de atividade lipolítica. Utilizando o agitador tipo pás inclinadas foi investigado o efeito clã agitação e aeração no processo fermentativo, sendo obtida as condições de 300 rpm e 1 vvm a 30°C como ótimas para produção da lipase, alcançando aproximadamente 22 U/mL em 54 horas de processo. Ainda foi investigado o efeito de diferentes taxas de aeração em um reator não convencional "air lift" que permitiu obter cerca de 20 U/mL de atividade lipolítica em 30 horas de fermentação, possibilitando nesta geometria de reator uma produtividade 40% maior em relação aos reatores convencionais. Estes resultados para o processo de produção da lipase foram superiores em relação aos relatados na literatura para o mesmo microrganismoAbstract: The interest in microbial lipase production increased significantly in the last decades, because of the large potential in industrials applications such as: additives in foods (flavor modification), fine chemicals (synthesis of esters), detergents (hydrolysis of fats), waste water treatment (decomposition and removal of oily substances), leather (removal of lipids of animal skins), pharmaceutical and medical areas (remedies, digestives and enzymes for diagnostics). The lipase production can be influenced by different variables such as the microorganism, the carbon sources, nitrogen and lipid, the aeration and agitation conditions, the impeller type, and also including the geometry of the reactor. In the first stage of this work tests was carried out with different inductors (soy oil, com oil, sunflower oil, canola oil and olive oil) for lipase production by Geotrichum candidum NRRL- Y552, getting as the best inductor the soy oil. After that, a study for standardization of inoculum was carried out, making possible the beginning of the optimization of the culture medium, in shaker-flasks, getting as half optimized 3.58% of peptona and 0.64% of soy oil, with initial pH of 7,0, 30°C and 250 rpm that conditions allow reaching 16 U/mL in 48 hours of fermentation. Using the optimized conditions of production, the enzyme was characterized concerning to optimum pH, optimum temperature and stability temperature, the influence of salts in the enzymatic activity and the determination the kinetic parameters KM and Vmáx, Sequentially, with the optimized medium culture, the influence of the impellers it was verified for Rushton turbine, helix naval and pitched blade up in the production of lipase in fermenter, reaching around 25 g/L of biomass for all impellers and 19 U/mL in 30 hours, 12 U/mlL in 30 hours and 22 U/mlL in 54 hours, respectively. Using the impeller type pitched blade up the effect of the agitation and aeration in the of lipase production was investigated, being the optimum conditions 300 rpm and 1 vvm at 30°C for enzyme production, reaching approximately 21 U/mL in 54 hours of fermentation. The effect of different aeration rates in a not conventional reactor air lift was also investigated, resulting in about 20 U/mL of lipolytic activity ín 30 hours of fermentation, making possible to obtain with this geometry of reactor a larger productivity (40% greater ín comparison to the conventional reactors). These results for the process of lipase production are larger than the reported ones in the literature for the same microorganismDoutoradoDoutor em Engenharia de Alimento

Recuperação de carotenoides microbianos assistido por ondas ultrassônicas

Phaffia rhodozyma é uma levedura carotenogênica capaz de produzir intracelularmente pigmentos naturais a partir de cultivos microbianos. Neste estudo foi avaliada a cinética de produção de carotenoides em cultivos submersos, bem como sua recuperação através de ruptura celular assistidas por ondas ultrassônicas, promovendo alterações nas relações biomassa:solvente utilizadas. A maior concentração de biomassa e produção dos compostos de interesse foi observada em torno de 168 h de cultivo, cujo extrato carotenogênico apresenta a astaxantina como carotenoide majoritário. Um incremento de 2,35 vezes na recuperação dos carotenoides foi obtido na relação biomassa:solvente 0,0167 g mL-1, como a mais adequada para determinações analíticas e 0,042 g mL-1 para ser usada visando menor gasto energético no processo

Hidrólise enzimática e fermentação lática simultâneas na obtenção de um iogurte com baixo teor de lactose

Submitted by Jorge Fangueiro ([email protected]) on 2013-09-25T00:27:42Z No. of bitstreams: 1 Simultaneous enzymatic hydrolysis and lactic fermentation to obtain a yogurt with low lactose content.pdf: 476579 bytes, checksum: ee3e353e58d9094cee7f15ca7e0229b8 (MD5)Approved for entry into archive by cristiane soares([email protected]) on 2013-09-27T20:21:33Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Simultaneous enzymatic hydrolysis and lactic fermentation to obtain a yogurt with low lactose content.pdf: 476579 bytes, checksum: ee3e353e58d9094cee7f15ca7e0229b8 (MD5)Made available in DSpace on 2013-09-27T20:21:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Simultaneous enzymatic hydrolysis and lactic fermentation to obtain a yogurt with low lactose content.pdf: 476579 bytes, checksum: ee3e353e58d9094cee7f15ca7e0229b8 (MD5) Previous issue date: 2012In a single-stage process with the simultaneous addition of β -galactosidase and lactic culture, the lactose conversion, the processing time, viscosity and syneresis were evaluated. Fermentation was promoted by lactic culture containing two probiotic microorganisms, Bifidobacterium animalis and Lactobacillus acidophilus, associated with the typical microorganisms of yogurt. An enzymatic preparation containing β -galactosidases from Kluyveromyces lactis and Aspergillus niger was used. A central composite design (23 trials plus three central points) was proposed in order to evaluate the effects of initial lactose concentration, enzyme concentration and the time of addition of the enzyme. The following conditions were established: initial lactose concentration of 91 g L-1, enzyme concentration of 0.5 g L-1 and enzyme addition at the beginning of fermentation. In these conditions, a decrease in processing time (from 4.55 to 3.68 h) and an increase in lactose conversion (from 15.2 to 97.9%) were observed in relation to the fermentation without enzyme addition, and no detrimental changes in some physical properties of yogurt (viscosity, and syneresis).No processo em um único estágio com a adição simultânea de β -galactosidase e de cultura lática, foram avaliadas a conversão da lactose, o tempo de processamento, a viscosidade e a sinérese. A fermentação foi promovida por cultura láctica, contendo dois micro-organismos probióticos, Bifidobacterium animalis e Lactobacillus acidophilus, associados aos micro-organismos característicos do iogurte. Foi utilizado um preparado enzimático contendo β -galactosidases obtidas de Kluyveromyces lactis e de Aspergillus niger. Os efeitos da concentração inicial de lactose,concentração de enzima e tempo de adição da enzima foram avaliados por meio de um planejamento experimental (23 ensaios mais três pontos centrais). As seguintes condições foram estabelecidas: concentração inicial de lactose de 91 g L-1, concentração de enzima de 0.5 g L-1 e adição da enzima no início da fermentação. Nessas condições, um decréscimo no tempo de processamento (de 4,55 h para 3,68 h) e um incremento na conversão de lactose (de 15,2% para 97,9%) foram observados em relação à fermentação sem a adição da enzima, sem alterações prejudiciais em algumas propriedades físicas do iogurte (viscosidade, e sinérese)

Simultaneous enzymatic hydrolysis and lactic fermentation to obtain a yogurt with low lactose content

In a single-stage process with the simultaneous addition of β -galactosidase and lactic culture, the lactose conversion, the processing time, viscosity and syneresis were evaluated. Fermentation was promoted by lactic culture containing two probiotic microorganisms, Bifidobacterium animalis and Lactobacillus acidophilus, associated with the typical microorganisms of yogurt. An enzymatic preparation containing β -galactosidases from Kluyveromyces lactis and Aspergillus niger was used. A central composite design (23 trials plus three central points) was proposed in order to evaluate the effects of initial lactose concentration, enzyme concentration and the time of addition of the enzyme. The following conditions were established: initial lactose concentration of 91 g L-1, enzyme concentration of 0.5 g L-1 and enzyme addition at the beginning of fermentation. In these conditions, a decrease in processing time (from 4.55 to 3.68 h) and an increase in lactose conversion (from 15.2 to 97.9%) were observed in relation to the fermentation without enzyme addition, and no detrimental changes in some physical properties of yogurt (viscosity, and syneresis).No processo em um único estágio com a adição simultânea de β -galactosidase e de cultura lática, foram avaliadas a conversão da lactose, o tempo de processamento, a viscosidade e a sinérese. A fermentação foi promovida por cultura láctica, contendo dois micro-organismos probióticos, Bifidobacterium animalis e Lactobacillus acidophilus, associados aos micro-organismos característicos do iogurte. Foi utilizado um preparado enzimático contendo β -galactosidases obtidas de Kluyveromyces lactis e de Aspergillus niger. Os efeitos da concentração inicial de lactose,concentração de enzima e tempo de adição da enzima foram avaliados por meio de um planejamento experimental (23 ensaios mais três pontos centrais). As seguintes condições foram estabelecidas: concentração inicial de lactose de 91 g L-1, concentração de enzima de 0.5 g L-1 e adição da enzima no início da fermentação. Nessas condições, um decréscimo no tempo de processamento (de 4,55 h para 3,68 h) e um incremento na conversão de lactose (de 15,2% para 97,9%) foram observados em relação à fermentação sem a adição da enzima, sem alterações prejudiciais em algumas propriedades físicas do iogurte (viscosidade, e sinérese)

Microencapsulation by lyophilization of carotenoids produced by Phaffia rhodozyma with soy protein as the encapsulating agent

Abstract Carotenoids are pigments that can be applied to food but they are unstable towards certain food intrinsic conditions, as well as processing ones. Microencapsulation is an alternative to increasing their stability. This study aimed to produce carotenoids by Phaffia rhodozyma crops and promote their microencapsulation by lyophilization with soy protein as the wall material, in different proportions. High process yield of 96% and encapsulation efficiency of around 65% were observed at the ratios under study. Well-defined and separate micrometer-scale particles with different shapes and sizes were formed and the protection of the compounds of interest was confirmed by differential scanning calorimetry which showed that the endothermic event – typical of the free extract after encapsulation – did not occur