Utilização de Resíduos Agro-Industriais em Processos Biotecnológicos como Perspectiva de Redução do Impacto Ambiental

The increasing concern about the environment has been mobilizing some market segments. Several governmental bodies and industries are preparing to apply an environment policy that diminishes the negative impacts to the nature. The industrial residue, after being generated, needs an adjusted destination, since, beyond creating potential environment problems, the residues represent losses of raw materials and energy, demanding significant investments in the pollution controlling treatments. The food industry produces a series of residues of high value of (re)utilization. Many works study the residues bioutilization such as the crushed sugar cane for protein enrichment of animal ration. In this work it will be presented a study of a possible usage of the crushed sugar cane for the production of Spirulina with satisfactory protein increment results when compared with other results gotten in literature.The increasing concern about the environment has been mobilizing some market segments. Several governmental bodies and industries are preparing to apply an environment policy that diminishes the negative impacts to the nature. The industrial residue, after being generated, needs an adjusted destination, since, beyond creating potential environment problems, the residues represent losses of raw materials and energy, demanding significant investments in the pollution controlling treatments. The food industry produces a series of residues of high value of (re)utilization. Many works study the residues bioutilization such as the crushed sugar cane for protein enrichment of animal ration. In this work it will be presented a study of a possible usage of the crushed sugar cane for the production of Spirulina with satisfactory protein increment results when compared with other results gotten in literature.A crescente preocupação com o meio ambiente vem mobilizando vários segmentos do mercado. Inúmeros órgãos governamentais e indústrias estão se preparando para aplicar uma política ambiental que diminua os impactos negativos à natureza. O resíduo industrial, depois de gerado, necessita de destino adequado, pois, além de criar potenciais problemas ambientais, os resíduos representam perdas de matérias-primas e energia, exigindo investimentos significativos em tratamentos para controlar a poluição. A indústria de alimentos produz uma série de resíduos de alto valor de (re)utilização. Muitos trabalhos estudam a bioutilização de resíduos tais como o bagaço de cana-de-açúcar para enriquecimento protéico de ração animal. Neste trabalho será apresentado um estudo sobre a possível utilização do bagaço de cana-de-açúcar para produção de Spirulina com resultados de incremento protéico bastantes satisfatórios quando comparados com outros resultados obtidos na literatura

Spirulina platensis growth estimation by pH determination at different cultivations conditions

Spirulina platensis is a cyanobacterium that has a high protein content and therefore, a high nutritional value. It can be cultivated either in a liquid or in a solid culture. When cultivated in aqueous culture the cell growth can be determined by following the optical density. On the other hand, when produced by solid cultivation the growth can be determined only indirectly, such as, through determination of the protein content of the fermenting solids. In this work the possibility of estimating cell growth by pH determination was verified. From the results it was concluded that pH and protein production (solid or surface culture) or cell content (liquid culture) correlate well, therefore pH determination seems to be a good method to determine cell growth

Produção, separação e bioensaio da escotoxina termo estavel de Bacillus thuringiensis, obtida por fermentação submersa

Acompanha memorialTese (livre docencia) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos e AgricolaResumo: Com vistas â produção de insecticidas bacteriaos foi estudada a fração solúvel e termo-estável denominada exotoxina, a partir de Bacillus thuringienéis. Foram empregados meios de cultura industriais contendo melaço de cana de açúcar e água de maceração de milho. 0 comportamento da fermentação nas duas escalas estudadas (1 litro e 20 litros) foi similar com relação ao pH, consumo de açúcar e cinética de crescimento, tendo os tempos, para complementar a fase exponencial, se reduzido de 10 horas na escala de 1 litro para 5 horas em 20 litros, ocasionando considerável aumento na produtividade. Foi verificado o efeito da concentração de Oxigênio sobre o crescimento do microrganismo, observando-se a existência de uma faixa ótima no entorno de 10% do valor de saturação, ocasionando o máximo valor da velocidade específica de crescimento µ = 0,62 h-1 em fermentador de 2 0 litros. O acompanhamento da produção de ácido dipicolínico permitiu estabelecer a fase de máxima esporulação do microrganismo. Estudos de concentração, liofilização e secagem bem como de semi purificação e purificação da exotoxina, comprovaram sua termo estabilidade e solubilidade em água. Foram realizados bio ensaios com Dípteros para comprovar o potencial da exotoxina termo-estável, em Ceratitis capitata (mosca de frutas), Drosophila melanogaster, Chrysomya chloropyga, Chrysomya megacephala e Musca domestica. Os resultados encontrados confirmam a viabilidade tecnológica de produção e emprego da exotoxina termo-estável de Bacillus thuringiensis contra Dípteros, cuja maioria constitui praga da Agricultura e da Saúde PúblicaAbstract: The soluble and heat stable fraction of Bacillus thuringiensis was studied with the purpose of producing a bacterial insecticide by fermentation. The fermentation course in the two scales investigated (1 L and 20 L) was similar in relation to pH, sugar consumption and kinetics of growth, the times required for the completion of the exponential growth phase being reduced from 10h in the 1 L scale to 5h in the 20 L fermentor thus ensuring a considerable productivity increase. There was verified the effect of oxygen on the microorganisms growth in observing the existence of an optimum range of 10% of the saturation value; the maximum of specific growth rate being 0,62 h-1 in a 20 L fermentor. The study of dipicolinic acid production made possible to estabish the maximum sporulation phase of microorganisms. Investigation on the concentration, freeze drying and drying as well as of semipurification and purification of exotoxin proved its heat stability and solubility in water. There were carried out bioassays with Diptera (Ceratitis capitata, Drosophila melanogaster, Chrysomya chloropyga, Chrysomya megacephala and Musea domestica) to prove the potential of heat stable exotoxin. The results obtained confirmed the technological viability of production and of the use of heat stable exotoxin of Bacillus thuringiensis for combating Diptera, the majority of which is prejudicial to Agriculture and Public HealthLivre DocênciaBioengenhariaLivre Docente em Engenharia de Alimento

Ensaios de fermentação submersa para produção de um inseticida bacteriano em mini fermentador

Orientador: Chin Shu ChenTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: Foi estudada a produção de Inseticida Bacteriano (complexo espora-cristal protéico), por fermentação submersa,usando Bacillus thuringiensis em substratos economicamente viáveis e em disponibilidade em nosso País. Os estudos iniciais foram realizados em agitador rotatório com temperatura controlada (30°C+-2°C), usando-se frascos de 5.00 ml com 100 ml de meio de cultura, agitados a 200 rpm. Melaço em pó e água de maceração de milho foram os substratos testados, sendo que em agitador o rendimento em biomassa foi crescente com o teor de água de maceração de milho no intervalo de 20 g/l a 100 g/l. (para 100g/l de água de maceração de milho, obteve-se 5,35 g/lde biomassa seca); no Mini Fermentador a 420 rpm, 30,°C+- 2°C e 0,8VVM o maior rendimento (5,35 g/l) se obteve para o meio de cultura com 10 g/l de melaço e 25 g/l de água de maceração de milho. Durante a fermentação foi registrada a variação de pH, e estudada a cinética de consumo de açúcar (como glicose). Para padronização do produto, este foi separado do mosto fermentado, suspenso em inertes e seco. Foi analisado quanto ao teor- de ácido dipicolínico para estimar o número de esporos viáveis. Para verificar a eficiência em controle de Lepidoptera - Pieridae foi aplicado bioensaio em Ascia monuste orseis (Latreille 1819),com excelente resultadoAbstract: The production of bacterial insecticide (spore - crystal complex) was studied by submerged fermentation, employing Bacillus thuringiensis in substrates viable economically and available in our country. Initial experiments were carried out in a rotary shaker at controlled temperature, (30°C +-2°C) using 500ml flasks containing 100 ml of culture medium and shakes at 200 rpm. Powdered molasses and corn steep liquor were the substrates employed, the yield of biomass showing an increase when - increasing the amounts of corn steep liquor from 20 g/l to 100 g/l. With 100 g/l of the liquor 5,35 g/l of dry biomass was obtained. In a Mini Fermentor at 420 rpm, 30°C +-2°C and 0,8 VVM maximum yield (5,33 g/l) was obtained when using culture medium with 10 g/l of molasses and 25 g/l, of corn steep liquor. Variations of pH were noted during the fermentation are kinetics of sugar consumption (as glucose) were studied. To standardize the product, it was separated from the fermented medium, suspended in a solid carrier and dried. The product was analysed for its content of dipicolinic acid to estimate the viable spore number. In order to verify the efficiency in lepidoptera - Pieridae control, the bioassay using Ascia ffionuste orseis (Latreille 1819) was employed with excellent results.DoutoradoDoutor em Engenharia de Alimento

Obtenção de inseticidas bacterianos por fermentação submersa

Orientador: Ricardo SadirDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia de AlimentosResumo: Foi pesquisada a produção de um inseticida bacteriano ,complexo esporo-cristal,letal a insetos da ordem Lepidoptera que acarretam os maiores danos e perdas à matéria-prima da Indústria de Alimentos. Treze meios de culturas e duas linhagens de Bacillus thuringiensis foram testados. Melhores rendimentos foram obtidos com Bacillus thuringiensis NCIB 9207,em meios de cultura contendo glucose como fonte de carbono. Concentrações, crescentes de glucose favoreceram o acréscimo no teor de proteína.A velocidade de crescimento bacteriano foi acelerada com até 6g de glucose por litro de meio de cultura; concentrações superiores foram inibitórias. No fermentador, Mini Ferm, foram obtidas as melhores condições de trabalho, ? = 0,425 h-1 e td=l,63 h (velocidade específica de crescimento e tempo de geração, respectivamente). A fermentação foi completada em menos de 24 h, enquanto que em frascos agitados demorou no mínimo 48h, acarretando uma produtividade superior no fermentador. A taxa de Oxigênio Dissolvido, bem como a variação de pH, foram importantes parâmetros, para estabelecer as fases de crescimento do Bacillus thuringiensis. O bioteste efetuado com Plodia interpunetella,(Lepidoptera Phycitidae), demonstrou a potência e eficácia do complexo esporo-cristal obtido, tendo sido determinada a concentração letal para -50% de mortalidade, CL50= 0,725% (grama de inseticida por grama de alimento)Abstract: The best conditions for mass propagation of bacteria which are pathogenic for insects were investigated. Thirteen culture media and two strains of Bacillus thuringiensis were tested. Protein concentration of the spore-crystal complex was a function of glucose concentration in the culture medium. Maximum yield was obtained with 6 g of glucose per liter of culture medium. In the bench fermentor the specific growth rate, ?= 0,425 h-1, and the generation time, td=1,63h were determined. Oxigen Dissolved rate and pH were found to be important parameters, to stablish growth and production phases. The biological assay with Lepidoptera, has demonstrated the virulence of the spore-crystal complex obtained. The lethal concentration for 50% mortality LC50 was found to be 0,725% gram of insecticide per gram of food stratumMestradoMestre em Ciências e Tecnologia de Alimento

Spirulina platensis: process optimization to obtain biomass

Spirulina platensis is a photoautotrophic mesophilic cyanobacterium. Its main sources of nutrients are nitrate, urea, and ammonium salts. Spirulina cultivation requires temperature, light intensity, and nutrient content control. This microalgae has been studied and used commercially due to its therapeutic and antioxidant potential. In addition, several studies have reported its ability to use CO2, its immune activity, and use as an adjuvant nutritive factor in the treatment of obesity. The objective of this study is the production of biomass of S. platensis using different rates of stirring, nitrogen source, amount of micronutrients, and luminosity. A 2(4) experimental design with the following factors: stirring (120 and 140 RPM), amount of nitrogen (1.5 and 2.5 g/L), amount of micronutrients (0,25 and 0,75 mL/L) (11 and 15 W), and luminosity was used. Fermentation was performed in a 500 mL conical flask with 250 mL of culture medium and 10% inoculum in an incubator with controlled stirring and luminosity. Fermentation was monitored using a spectrophotometer (560 nm), and each fermentation lasted 15 days. Of the parameters studied, luminosity is the one with the highest significance, followed by the amount of nitrogen and the interaction between stirring and micronutrients. Maximum production of biomass for 15 days was 2.70 g/L under the following conditions: luminosity15W; stirring, 120 RPM; source of nitrogen, 1.5 g/L; and micronutrients, 0.75 mL/L