Avaliação da produção de hidrogênio por consórcio bacteriano fotoheterotrófico

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2011As necessidades de energia global são, na sua maioria, dependentes de combustíveis fósseis. O gás hidrogênio (H2) é uma energia limpa alternativa a esses combustíveis. A produção biológica de H2 é considerada uma tecnologia promissora devido aos baixos impactos ambientais e possibilidade de utilização de resíduos orgânicos como substrato. As bactérias fotoheterotróficas produzem H2 a partir de ácidos orgânicos por meio de processo anaeróbio dependente de luz. Desta forma, o objetivo deste estudo foi a obtenção de um consórcio bacteriano fotoheterotrófico, isolado a partir de sedimento proveniente da Lagoa da Conceição, localizada na cidade de Florianópolis/SC. Para avaliar a produção de H2 pelo consórcio utilizou-se diferentes ácidos orgânicos como substrato. O meio de cultivo utilizado foi o meio RCV modificado, contendo glutamato de sódio (2 mmol/L) como fonte de nitrogênio e a fonte de carbono variou conforme o substrato empregado: ácido acético (30 mmol/L), ácido butírico (15 mmol/L) e ácido málico (15 mmol/L). Os ensaios foram conduzidos em tubos de ensaio contendo 10 mL do meio de cultivo e 2 mL de head space. Após a inoculação, gás argônio foi borbulhado para obtenção da atmosfera anaeróbia e os tubos foram incubados em estufa a 30 ºC sob iluminação constante de lâmpada fluorescente de 15 W (~7000 lux) por um período que variou de 7 a 11 dias, conforme os experimentos. A composição do gás produzido no head space foi analisada a cada 24 h por cromatografia gasosa. O consórcio bacteriano fotoheterotróficotrófico demonstrou potencial para consumir todos os ácidos orgânicos testados como substratos, tanto para o crescimento bacteriano quanto para a produção de H2, sendo que a produção do gás foi máxima quando ácido acético foi empregado como substrato, onde a produção alcançou uma concentração máxima de 7,28 mmol/L. Para o ácido butírico a produção máxima foi de 6,97 mmol/L.. Assim, foi possível concluir que o consórcio fotoheterotrófico enriquecido, foi capaz de utilizar os ácidos orgânicos, nas condições de estudo, para a produção de H2.The global energy requirements are mostly dependent on fossil fuels. Hydrogen is a clean energy alternative to these fuels. Biological H2 production is generally considered a promising process due to both its low impact on the environment and the possibility to use organic wastes as substrate for the gas production. Phototrophic bacteria produce H2 from organic compounds by an anaerobic light-dependent process. Therefore, this study aimed obtaining a photoheterotrophic consortium, isolated from Lagoa da Conceição lake sediment, located in the city of Florianópolis/SC. H2 production was evaluated by the consortium, used different organic acids as substrate. The culture medium used was RCV modified, and the nitrogen source was the same for all experiments (sodium glutamate - 2 mmol/L) and carbon source varied according to the substrate used: acetic acid (30 mmol/L), butyric acid (15 mmol/L) and malic acid (15 mmol/L). The experiments were conducted in the glass bottles containing 10 mL of culture medium and 2 mL of head space. After inoculation, argon gas was bubbled to obtain anaerobic atmosphere and the bottles were incubated at 30 °C under constant illumination of fluorescent lamp 15 W (~7000 lux) for a period of time ranging from 7 to 11 days, according the experiments. The gas produced in the head space was evaluated every 24 h by gas chromatography. The photoheterotrophic consortium demonstrated the potential to consume all the organic acids tested as substrates, for both: bacterial growth and H2 production, and the gas production was enhanced when the substrate used was acetic acid, where production reached a concentration of 7.28 mmol/L. For butyric acid production was 6.97 mmol/L .Thus, we conclude that the enriched was able to use organic acids for H2 production, in the studies conditions

Síntese e encapsulamento de acetato de eugenila obtido via esterificação enzimática e catálise química heterogênea em sistema livre de solvente orgânico

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2015.Este trabalho objetivou o estudo das variáveis que interferem na síntese de acetato de eugenila em sistema livre de solvente. Óleo essencial de cravo-da-índia e anidrido acético foram usados como substratos para a reação catalisada por diferentes catalisadores enzimáticos (Novozym 435, Lipozyme RM IM e Lipozyme TL IM) e químicos heterogêneos (peneira molecular de 4 Å e Amberlite XAD-16). Na síntese enzimática foi selecionado o melhor catalisador, este foi empregado na avaliação e otimização das variáveis que interferem no processo. Já a síntese química heterogênea foram empregados ambos os catalisadores. Dos ésteres obtidos, o que apresentou a melhor relação custo/baixo impacto ambiental foi avaliado em relação à atividade antimicrobiana, encapsulamento pela técnica SEDS e ensaios de liberação em isopropanol e acetato de etila. A partir dos planejamentos experimentais obteve-se a maior conversão para a síntese enzimática (83,5%) nas condições razão molar de substratos de 1:5, 5% de enzima e 70 ºC, sendo que as mesmas condições foram obtidas no estudo cinético, no qual foi alcançada uma conversão próxima de 90% em 1 h de reação. Para a síntese química heterogênea, as maiores conversões obtidas foram de aproximadamente 100% para os dois catalisadores. A reutilização dos catalisadores também foi estudada. O reuso enzimático com Lipozyme TL IM apresentou uma conversão de 94,3% no primeiro ciclo, 75,2% no segundo e 53,2% no terceiro e último ciclo. Após 10 ciclos, a peneira molecular 4 Å não apresentou perda da atividade catalítica, já o uso da Amberlite XAD-16 levou a uma queda acentuada da conversão em éster após 3 ciclos de uso. Na atividade antimicrobiana não foi observada diferença na média dos halos de inibição entre bactérias Gram-negativas e Gram-positivas. A eficiência máxima de encapsulamento foi de 58,04%, para experimento contendo 5 mg.mL-1 de acetato e 20 mg. mL-1 de PHBV, a 80 bar e 35 ºC. A morfologia das partículas encapsuladas para a maior parte dos ensaios foi esférica e o tamanho destas variou de 0,061 a 0,276 µm. Em relação à liberação nos solventes acetato de etila e isopropanol percebe-se que quanto maior a afinidade do éster encapsulado pelo solvente, mais rápido ocorre seu pico de liberação. Estes resultados demonstram a importância da reação de esterificação do óleo essencial de cravo-da-índia e encapsulamento do éster pela técnica SEDS para que possa ser aplicado como antimicrobiano natural em alimentos e bebidas.Abstract : This work aimed to study the variables that affect the synthesis of eugenil acetate in solvent-free system. Essential clove oil and acetic anhydride were used as substrates for the reaction catalyzed by different enzymatic catalysts (Novozym 435, Lipozyme RM IM and Lipozyme TL IM) and heterogeneous chemical (molecular sieve 4 Å and Amberlite XAD -16). In enzymatic synthesis was selected the best catalyst, this was used in the evaluation and optimization of the variables that interfere in the process. In the heterogeneous chemical synthesis both catalysts were employed in this step. Of esters obtained, which showed the best cost / low environmental impact was evaluated for antimicrobial activity, encapsulation by SEDS technique and release assays in isopropanol and ethyl acetate. Since the experimental design was obtained the highest conversion for enzymatic synthesis (83.5%) under the conditions of substrates molar ratio of 1: 5 5% enzyme and 70 ° C, and the same conditions were obtained from the kinetic study in which one has achieved a near 90% conversion in 1 h of reaction. For heterogeneous chemical synthesis, higher conversions were obtained of approximately 100% for both catalysts. The antimicrobial activity was not observed difference in the average of the inhibition halos of Gram-negative and Gram-positive. The highest encapsulation efficiency was 58.04% for experiment with 5 mg.mL-1 acetate, and 20 mg. mL-1 PHBV, 80 bar and 35 ° C. The morphology of the encapsulated particles most of the trials was spherical, and the size of these ranged from 0.061 to 0.276 micrometers. Concerning release in ethyl acetate and isopropanol solvents notice that the higher the affinity of the encapsulated estersolvent, its peak occurs faster release. These results demonstrate the importance of essential oil esterification reaction clove and encapsulation of the ester so that it can be applied as a natural antimicrobial in foods and beverages

GELEIA DE PEQUI (Caryocar brasiliense): ELABORAÇÃO, CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA E ACEITAÇÃO

The pequi is a fruit with an exotic flavor and grown throughout the Brazilian cerrado. The pulp of the fruit is sold fresh or canned, used in the preparation of several typical dishes. However, this fruit is little explored in sweet cuisine. Therefore, this work aimed to develop a formulation of pequi jelly with two types of sugar, in addition to evaluating the physical-chemical characteristics and the sensory acceptance of the product. The pequi were pulped, crushed, mixed with sugar and heated over low heat until the minimum value of soluble solids reached 65 ºBrix. For moisture, acidity and total solids, there was no significant difference between the formulations studied. As for pH, ash and vitamin C, the results were significantly higher for jelly made with brown sugar and attributed to the composition of sugar that contains the highest mineral content. The color contributed to a greater acceptance of the jelly made with crystal sugar. Therefore, the formulation of gelatin with the pequi pulp becomes an alternative to add value to Brazilian exotic fruits.Pequi es un fruto de sabor exótico y cultivado en todo el cerrado brasileño. La pulpa de fruta se comercializa en natura o enlatado, utilizado en la preparación de varios platos típicos. Sin embargo, esta fruta es poco explorada en la cocina dulce. Por lo tanto, este estudio tenía como objetivo desarrollar una formulación de jalea de pequi con dos tipos de azúcar, además de evaluar las características físico-químicas y la aceptación sensorial del producto. El pequis fue pulpado, triturado, mezclado con azúcar y calentado a fuego lento hasta que el valor mínimo de los sólidos solubles alcanzó los 65 ºBrix. Para la humedad, acidez y sólidos totales, no hubo ninguna diferencia significativa entre las formulaciones estudiadas. Mientras que para el pH, ceniza y vitamina C, los resultados fueron significativamente más altos para la jalea preparada con azúcar morena, y se atribuyen a la composición del azúcar que contiene mayor contenido mineral. En el análisis sensorial, la jalea con azúcar cristalina fue la más preferida por el juez. En la prueba de aceptación, el color contribuyó significativamente a una mayor aceptación de la jalea hecha con azúcar de cristal. Por lo tanto, la formulación de gelatina con pulpa de pequi se convierte en una alternativa para agregar valor a las frutas exóticas brasileñas.O pequi é uma fruta de sabor exótico e cultivada em todo o cerrado brasileiro. A polpa da fruta é comercializada in natura ou enlatada, utilizada no preparo de diversos pratos típicos. No entanto, essa fruta é pouco explorada na culinária doce. Portanto, este trabalho teve como objetivo desenvolver uma formulação de geleia de pequi com dois tipos de açúcar, além de avaliar as características físico-químicas e a aceitação sensorial do produto. Os pequis foram despolpados, triturados, misturados ao açúcar e aquecidos em fogo baixo até que o valor mínimo de sólidos solúveis atingisse 65 ºBrix. Para umidade, acidez e sólidos totais, não houve diferença significativa entre as formulações estudadas. Enquanto para pH, cinzas e vitamina C, os resultados foram significativamente maiores para a geleia elaborada com açúcar mascavo, e atribuídos à composição do açúcar que contém maior teor de minerais. Na análise sensorial, a geleia com açúcar cristal foi a mais preferida pelos julgados. No teste de aceitação, a cor contribuiu significativamente para uma maior aceitação da geleia elaborada com açúcar cristal. Portanto, a formulação da gelatina com a polpa do pequi torna-se uma alternativa para agregar valor às frutas exóticas brasileiras

Análise sensorial e físico-química de geleia de achachairu (Garcinia humillis (Vahl) C. D. Adam)

O objetivo desse trabalho foi elaborar duas formulações de geleias dos frutos de achachairu e avaliar suas caraterísticas físico-químicas (acidez, cinzas, sólidos solúveis totais, pH e umidade) e sensoriais (aceitação, preferência, intenção de compra, escala do ideal e índice de aceitabilidade). Uma das formulações foi elaborada com açúcar mascavo e a outra com açúcar cristal, na proporção de 50% de polpa e açúcar. A geleia com açúcar mascavo apresentou maiores médias de acidez (0,7%), cinzas (0,8%), sólidos solúveis totais (67,4°Brix), pH (4,1) e umidade (39,1%). Na análise sensorial, ambas mostraram igual preferência e aceitação. No teste da escala do ideal, a geleia com açúcar cristal foi classificada como ideal pela maioria dos julgadores, de acordo com os atributos sensoriais de acidez (76%), doçura (78%) e viscosidade (68%). Já a intenção de compra, ficou na escala de certamente compraria para 40 e 44% dos provadores da geleia com açúcar cristal e mascavo, respectivamente. O índice de aceitabilidade das duas formulações de geleias adoçadas com açúcar cristal e mascavo foi de 94,96% e 94,14%, respectivamente. Portanto, a formulação de geleia com a polpa de achachairu torna-se uma alternativa para agregar valor às frutas exóticas brasileiras.

AVALIAÇÃO DA ATIVIDADE ANTIOXIDANTE E DE COMPOSTOS FENÓLICOS TOTAIS NA BIOMASSA DO NONI (MORINDA CITRIFOLIA LINN) EM CINCO ESTÁDIOS DE MATURAÇÃO

A Morinda citrifolia Linn, popularmente conhecida como noni, possui compostos anticancerígenos, anti-inflamatórios e antioxidantes. Entretanto, o seu uso alimentício, ainda é pouco explorado, abrindo espaço para uma importante vertente de pesquisa. Diante disso, esse estudo teve como objetivo avaliar o teor de compostos fenólicos, bem como a atividade antioxidante da biomassa de frutos do Noni em diferentes estádios de maturação. Para tanto a biomassa foi desidratada e submetida a diferentes condições de extração, a fim de obter extratos etanólicos, metanólicos, etéreos e acetônicos. As condições usadas nas extrações variaram conforme planejamento fatorial completo 22, onde as variáveis foram pH e tempo de extração. O tempo foi a variável que mais influenciou o processo de extração, e as melhores condições de tempo e pH variaram conforme o solvente, com maiores teores de fenólicos para o etanol e os menores com acetona. A atividade antioxidante mais elevada foi obtida no extrato metanólico, com resultado mais elevado para o estádio de maturação 1 (81,63%).  Assim, o Noni apresenta considerável potencial antioxidante, o que possibilita seu emprego como fonte natural de compostos bioativos na indústria alimentícia. Abstract Morinda citrifolia Linn, popularly known as noni, has anti-cancer, anti-inflammatory and antioxidant compounds However, its food use is still little known and exploited, opening space for an important research strand. Therefore, this study aimed to evaluate the phenolic content and antioxidant activity of the fruit biomass of Noni in different maturation stages. For this purpose, the biomass was dried and subjected to different conditions of extraction, to obtain ethanolic, methanolic, ether and acetonic extracts. The conditions used in the extractions varied according to complete factorial design 22, where the variables were pH and extraction time. The time was the variable that most influenced the extraction processes, being that the best conditions of time and pH varied according to the solvent, with higher phenolic contents for ethanol and smaller ones with acetone. The highest antioxidant activity was obtained in methanolic extracts, with a higher result for stage 1 (81.63%). Thus, Noni has a considerable antioxidant potential, which allows its use as a natural source of bioactive compounds in the food industry

Análise comparativa da inserção de aplicativos voltados para o ensino de funções inorgânicas na disciplina de Química / Comparative analysis of the insertion of apps aimed at teaching inorganic functions in the discipline of Chemistry

O ensino de química se enquadra como uma ciência experimental, dispondo de conteúdos abstratos, o que favorece um difícil entendimento e visualização por parte dos alunos, que por muitas vezes sendo baseado quase que exclusivamente em aulas teóricas, desencadeia o tedio e o desinteresse. Diante dessa realidade a utilização de recursos tecnológicos tem se apresentado como um meio eficaz e útil no que diz respeito às práticas de ensino, favorecendo o dinamismo nas aulas. Este trabalho teve por objetivo realizar uma análise quantitativa de publicações e aplicativos que versam conteúdos de funções inorgânicas no ensino de química. O método desenvolveu-se através de um levantamento bibliográfico no Banco de Teses e Dissertações da Comissão de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) com abordagem em aplicativos e jogos virtuais para o ensino de química e funções inorgânicas. Na sequência, realizou-se uma pesquisa no Google Play (dispositivos móveis para o sistema operacional Android) buscando aplicativos e jogos que envolvam conteúdos relacionados a química. Ainda, realizou-se um estudo métrico de quais aplicativos e jogos de químicas são mais utilizados. Foi observado que muitos trabalhos científicos, sejam dissertações ou artigos publicados em periódicos, abordam sobre o ensino de química ou aplicativos de forma separada. Quando a busca foi realizada utilizando as palavras ensino de química e aplicativos, a quantidade de material disponível reduziu drasticamente, disponibilizando apenas 3,40% de trabalhos. Esse fato demonstra a carência de trabalhos científicos que avaliem a disponibilidade de aplicativos que abordem o ensino de química. Referente aos aplicativos de jogos disponibilizados no Play Store, totalizaram-se 250 compondo estudos da Química Geral, Orgânica, Inorgânica e Analítica, porém, estes não possuem mais que 50 mil downloads, demonstrando o baixo interesse dos usuários pela temática.Dessa forma, se torna evidente a importância do professor utilizar ferramentas digitais, como aplicativos de jogos, devido ao seu caráter lúdico, de maneira a facilitar a construção do conhecimento no ensino de Química. 

Soybean hull as an alternative biosorbent to uptake a reactive textile dye from aqueous solutions

The textile industries are responsible for generating large volumes of effluents containing toxic dyes, harmful to ecosystems if disposed of without prior treatment. The adsorption process stands out due to its simplicity and efficiency in removing a wide variety of contaminants present in effluents, also, it allows the use of residual biomass from agriculture. The soybean hull is a by-product of wide available but made used only for animal feed. Thus, the present study aimed to characterize and evaluate the soybean husk as a biosorbent of the 5G blue reactive dye, widely used in the dyeing processes of the textile industries. The soybean hull was characterized by SEM and FTIR. Kinetic and equilibrium tests were carried out under conditions of pH 2, 40 ºC, and 90 rpm. Besides, kinetic and equilibrium mathematical models previously described in the literature were adjusted to the experimental data. Through the morphological characterization of the biosorbent, it was possible to evidence superficial pores in practically all their extension, a characteristic that directly influences the adsorption process. The analysis of FTIR showed, as expected, the presence of functional groups characteristic of lignocellulosic substances. Besides, the results obtained in the kinetic and equilibrium essays in the studied conditions show that the adsorption equilibrium was obtained in about 120 min, with the removal of 88% of the dye. The mathematical modeling indicated that the pseudo-second order and Sips models were the most adequate to represent the kinetic and equilibrium experimental data, respectively. The maximum adsorption capacities calculated experimentally and predicted by the Sips model were 53.33 and 48.13 mg g-1, respectively. In general, the biosorbent studied was effective to remove the reactive dye.Keywords: textile effluent; biosorption; agroindustrial waste.

CINÉTICA DE SECAGEM E AVALIAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DE FRUTA-PÃO (Artocarpus altilis) VARIEDADE SEMINÍFERA

O presente trabalho teve como objetivo realizar a secagem da fruta-pão variedade Seminífera e avaliar os parâmetros físico-químicos da fruta in natura e desidratada (farinha). As frutas foram separadas em partes (polpa, semente, caroço e casca) e submetidas às análises de umidade, pH, acidez, cinzas, e também foi determinado o teor de amido. Para realização da cinética de secagem, utilizou-se estufa com circulação forçada de ar e os dados foram analisados com modelos matemáticos. Os resultados mostraram que na fruta in natura o maior teor de umidade e cinzas foi encontrado no caroço, com 89% e 9,33%, respectivamente. Já na forma de farinha, a parte que apresentou o maior teor de umidade e cinzas foi a polpa. No geral, a fruta apresentou pH ácido, tanto in natura como desidratada, e menor acidez na fruta in natura quando comparada com farinha. A parte da fruta que apresentou o teor de amido mais elevado foi a semente (38%), seguida da polpa (19,10%), do caroço (15,94%) e da casca (15,94%). Com relação à cinética de secagem, os dados mostram que o modelo de Page foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais, uma vez que apresentou menor erro e maior correlação. Dessa forma, conclui-se que é viável a produção de farinha a partir da fruta-pão de caroço, que, por apresentar boa avaliação físico-química e elevada quantidade de amido, pode ser uma fonte alternativa em substituição às farinhas tradicionais

Study of protein extraction from residues of tambatinga amazon fish

The present work aimed to extract proteins from tambatinga fish residue with physicochemical characterization, a hybrid of the crossing between the female tambaqui (Colossoma macropomum) and the male pirapitinga (Piaractus brachypomus). Protein extraction was performed by the following methods: acid (hydrochloric acid, acetic acid) and basic (sodium hydroxide). The protein fraction was characterized in relation to moisture content, ash, protein and yield. The moisture determination was performed with powder samples, submitted to drying at 40 ° C, in a forced circulation oven, which presented values of 7.29; 11.42 and 3.14% respectively. Regarding the fixed mineral residue (ash), the samples differed from each other, with values between 81.52; 50.65 and 44.76%. The samples obtained by the different processes presented protein contents of 3.63; 9.36 and 39.55% respectively. And the yield of protein extraction was 8.96; 3.64 and 6.43% for hydrochloric acid, acetic acid and sodium hydroxide, respectively. The obtained results indicate that it is possible to perform protein extraction for fish waste utilization, mainly by the basic extraction method