RESUMO

Today, global focus of research is to explore the solution of energy crisis and environmental pollution. Like other agricultural countries, bulk quantities of watermelon peels (WMP) are disposed-off in environment as waste in Pakistan and appropriate management of this waste is the need of hour to save environment from pollution. The work emphasizes the role of ethanologenic yeasts to utilize significant sugars present in WMP for low-cost bioethanol fermentation. Dilute hydrochloric acid hydrolysis of WMP was carried out on optimized conditions employing RSM (response surface methodology) following central composite design (CCD). This experimental design is based on optimization of ethanologenesis involving some key independent parameters such as WMP hydrolysate and synthetic media ratio (X1), incubation temperature (X2) and incubation temperature (X3) for maximal ethanol yield exploiting standard (Saccharomyces cerevisiae K7) as well as experimental (Metchnikowia cibodasensisY34) yeasts. The results revealed that maximal ethanol yields obtained from S. cerevisiae K7 was 0.36±0.02 g/g of reducing sugars whereas M. cibodasensisY34, yielded 0.40±0.01 g ethanol/g of reducing sugars. The yeast isolate M. cibodasensisY34 appeared as promising ethanologen and embodies prospective potential for fermentative valorization of WMP-to-bioethanol.

Hoje, o foco global da pesquisa é explorar a solução da crise energética e da poluição ambiental. Como em outros países agrícolas, grandes quantidades de cascas de melancia (WMP) são descartadas como resíduos no meio ambiente no Paquistão, mas a gestão adequada desses resíduos é a mais recente solução para salvar o meio ambiente da poluição. O trabalho enfatiza o papel das leveduras etanologênicas para utilizar açúcares significativos presentes no WMP para fermentação de bioetanol de baixo custo. A hidrólise de ácido clorídrico diluído de WMP foi realizada em condições otimizadas empregando RSM (metodologia de superfície de resposta) e seguindo o projeto de composto central (CCD). Este projeto experimental é baseado na otimização da etanologenesis envolvendo alguns parâmetros independentes importantes, como hidrolisado de WMP e razão de meio sintético (X1), temperatura de incubação (X2) e temperatura de incubação (X3) para rendimento máximo de etanol explorando o padrão (Saccharomyces cerevisiae K7) também como leveduras experimentais (Metchnikowia cibodasensis Y34). Os resultados revelaram que os rendimentos máximos de etanol obtidos a partir de S. cerevisiae K7 foi de 0,36 ± 0,02 g / g de açúcares redutores, enquanto M. cibodasensis Y34 rendeu 0,40 ± 0,01 g de etanol / g de açúcares redutores. O isolado de levedura M. cibodasensis Y34 apareceu como um etanologeno promissor e incorpora um potencial prospectivo para a valorização fermentativa de WMP em bioetanol.

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Abstract Today, global focus of research is to explore the solution of energy crisis and environmental pollution. Like other agricultural countries, bulk quantities of watermelon peels (WMP) are disposed-off in environment as waste in Pakistan and appropriate management of this waste is the need of hour to save environment from pollution. The work emphasizes the role of ethanologenic yeasts to utilize significant sugars present in WMP for low-cost bioethanol fermentation. Dilute hydrochloric acid hydrolysis of WMP was carried out on optimized conditions employing RSM (response surface methodology) following central composite design (CCD). This experimental design is based on optimization of ethanologenesis involving some key independent parameters such as WMP hydrolysate and synthetic media ratio (X1), incubation temperature (X2) and incubation temperature (X3) for maximal ethanol yield exploiting standard (Saccharomyces cerevisiae K7) as well as experimental (Metchnikowia cibodasensisY34) yeasts. The results revealed that maximal ethanol yields obtained from S. cerevisiae K7 was 0.36±0.02 g/g of reducing sugars whereas M. cibodasensisY34, yielded 0.40±0.01 g ethanol/g of reducing sugars. The yeast isolate M. cibodasensisY34 appeared as promising ethanologen and embodies prospective potential for fermentative valorization of WMP-to-bioethanol.

Resumo Hoje, o foco global da pesquisa é explorar a solução da crise energética e da poluição ambiental. Como em outros países agrícolas, grandes quantidades de cascas de melancia (WMP) são descartadas como resíduos no meio ambiente no Paquistão, mas a gestão adequada desses resíduos é a mais recente solução para salvar o meio ambiente da poluição. O trabalho enfatiza o papel das leveduras etanologênicas para utilizar açúcares significativos presentes no WMP para fermentação de bioetanol de baixo custo. A hidrólise de ácido clorídrico diluído de WMP foi realizada em condições otimizadas empregando RSM (metodologia de superfície de resposta) e seguindo o projeto de composto central (CCD). Este projeto experimental é baseado na otimização da etanologenesis envolvendo alguns parâmetros independentes importantes, como hidrolisado de WMP e razão de meio sintético (X1), temperatura de incubação (X2) e temperatura de incubação (X3) para rendimento máximo de etanol explorando o padrão (Saccharomyces cerevisiae K7) também como leveduras experimentais (Metchnikowia cibodasensis Y34). Os resultados revelaram que os rendimentos máximos de etanol obtidos a partir de S. cerevisiae K7 foi de 0,36 ± 0,02 g / g de açúcares redutores, enquanto M. cibodasensis Y34 rendeu 0,40 ± 0,01 g de etanol / g de açúcares redutores. O isolado de levedura M. cibodasensis Y34 apareceu como um etanologeno promissor e incorpora um potencial prospectivo para a valorização fermentativa de WMP em bioetanol.

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Abstract Today, global focus of research is to explore the solution of energy crisis and environmental pollution. Like other agricultural countries, bulk quantities of watermelon peels (WMP) are disposed-off in environment as waste in Pakistan and appropriate management of this waste is the need of hour to save environment from pollution. The work emphasizes the role of ethanologenic yeasts to utilize significant sugars present in WMP for low-cost bioethanol fermentation. Dilute hydrochloric acid hydrolysis of WMP was carried out on optimized conditions employing RSM (response surface methodology) following central composite design (CCD). This experimental design is based on optimization of ethanologenesis involving some key independent parameters such as WMP hydrolysate and synthetic media ratio (X1), incubation temperature (X2) and incubation temperature (X3) for maximal ethanol yield exploiting standard (Saccharomyces cerevisiae K7) as well as experimental (Metchnikowia cibodasensisY34) yeasts. The results revealed that maximal ethanol yields obtained from S. cerevisiae K7 was 0.36±0.02 g/g of reducing sugars whereas M. cibodasensisY34, yielded 0.40±0.01 g ethanol/g of reducing sugars. The yeast isolate M. cibodasensisY34 appeared as promising ethanologen and embodies prospective potential for fermentative valorization of WMP-to-bioethanol.

Resumo Hoje, o foco global da pesquisa é explorar a solução da crise energética e da poluição ambiental. Como em outros países agrícolas, grandes quantidades de cascas de melancia (WMP) são descartadas como resíduos no meio ambiente no Paquistão, mas a gestão adequada desses resíduos é a mais recente solução para salvar o meio ambiente da poluição. O trabalho enfatiza o papel das leveduras etanologênicas para utilizar açúcares significativos presentes no WMP para fermentação de bioetanol de baixo custo. A hidrólise de ácido clorídrico diluído de WMP foi realizada em condições otimizadas empregando RSM (metodologia de superfície de resposta) e seguindo o projeto de composto central (CCD). Este projeto experimental é baseado na otimização da etanologenesis envolvendo alguns parâmetros independentes importantes, como hidrolisado de WMP e razão de meio sintético (X1), temperatura de incubação (X2) e temperatura de incubação (X3) para rendimento máximo de etanol explorando o padrão (Saccharomyces cerevisiae K7) também como leveduras experimentais (Metchnikowia cibodasensis Y34). Os resultados revelaram que os rendimentos máximos de etanol obtidos a partir de S. cerevisiae K7 foi de 0,36 ± 0,02 g / g de açúcares redutores, enquanto M. cibodasensis Y34 rendeu 0,40 ± 0,01 g de etanol / g de açúcares redutores. O isolado de levedura M. cibodasensis Y34 apareceu como um etanologeno promissor e incorpora um potencial prospectivo para a valorização fermentativa de WMP em bioetanol.

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Today, global focus of research is to explore the solution of energy crisis and environmental pollution. Like other agricultural countries, bulk quantities of watermelon peels (WMP) are disposed-off in environment as waste in Pakistan and appropriate management of this waste is the need of hour to save environment from pollution. The work emphasizes the role of ethanologenic yeasts to utilize significant sugars present in WMP for low-cost bioethanol fermentation. Dilute hydrochloric acid hydrolysis of WMP was carried out on optimized conditions employing RSM (response surface methodology) following central composite design (CCD). This experimental design is based on optimization of ethanologenesis involving some key independent parameters such as WMP hydrolysate and synthetic media ratio (X1), incubation temperature (X2) and incubation temperature (X3) for maximal ethanol yield exploiting standard (Saccharomyces cerevisiae K7) as well as experimental (Metchnikowia cibodasensisY34) yeasts. The results revealed that maximal ethanol yields obtained from S. cerevisiae K7 was 0.36±0.02 g/g of reducing sugars whereas M. cibodasensisY34, yielded 0.40±0.01 g ethanol/g of reducing sugars. The yeast isolate M. cibodasensisY34 appeared as promising ethanologen and embodies prospective potential for fermentative valorization of WMP-to-bioethanol.(AU)

Hoje, o foco global da pesquisa é explorar a solução da crise energética e da poluição ambiental. Como em outros países agrícolas, grandes quantidades de cascas de melancia (WMP) são descartadas como resíduos no meio ambiente no Paquistão, mas a gestão adequada desses resíduos é a mais recente solução para salvar o meio ambiente da poluição. O trabalho enfatiza o papel das leveduras etanologênicas para utilizar açúcares significativos presentes no WMP para fermentação de bioetanol de baixo custo. A hidrólise de ácido clorídrico diluído de WMP foi realizada em condições otimizadas empregando RSM (metodologia de superfície de resposta) e seguindo o projeto de composto central (CCD). Este projeto experimental é baseado na otimização da etanologenesis envolvendo alguns parâmetros independentes importantes, como hidrolisado de WMP e razão de meio sintético (X1), temperatura de incubação (X2) e temperatura de incubação (X3) para rendimento máximo de etanol explorando o padrão (Saccharomyces cerevisiae K7) também como leveduras experimentais (Metchnikowia cibodasensis Y34). Os resultados revelaram que os rendimentos máximos de etanol obtidos a partir de S. cerevisiae K7 foi de 0,36 ± 0,02 g / g de açúcares redutores, enquanto M. cibodasensis Y34 rendeu 0,40 ± 0,01 g de etanol / g de açúcares redutores. O isolado de levedura M. cibodasensis Y34 apareceu como um etanologeno promissor e incorpora um potencial prospectivo para a valorização fermentativa de WMP em bioetanol.(AU)

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Thirty-seven different colonies were isolated from decomposing logs of textile industries. From among these, a thermotolerant, gram-positive, filamentous soil bacteria Streptomyces durhamensis vs15 was selected and screened for cellulase production. The strain showed clear zone formation on the CMC agar plate after Gram's iodine staining. Streptomyces durhamensis vs15 was further confirmed for cellulase production by estimating the reducing sugars through the dinitrosalicylic acid (DNS) method. The activity was enhanced by sequential mutagenesis using three mutagens of ultraviolet irradiation (UV), N methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (NTG), and Ethyl methanesulfonate (EMS). After mutagenesis, the cellulase activity of GC23 (mutant) was improved to 1.86-fold compared to the wild strain (vs15). Optimal conditions for the production of cellulase by the GC 23 strain were evaluated using Response Surface Methodology (RSM) and Artificial Neural Network (ANN). The effects of pH, temperature, duration of incubation, and substrate concentration on cellulase production were evaluated. Optimal conditions for the production of cellulase enzyme using Carboxymethyl cellulose as a substrate are 55 ºC of temperature, pH of 5.0, and incubation for 40 h. The cellulase activity of the mutant Streptomyces durhamensis GC23 was further optimized to 2-fold of the activity of the wild type by RSM and ANN

Trinta e sete colônias diferentes foram isoladas de toras em decomposição das indústrias têxteis. Dentre estes, uma bactéria do solo filamentosa termotolerante, Gram-positiva, Streptomyces durhamensis vs15, foi selecionada e rastreada quanto à produção de celulase. A cepa mostrou uma formação de zona clara na placa de ágar CMC após a coloração com iodo Gram. Streptomyces durhamensis vs15 foi ainda confirmado para a produção de celulase, estimando os açúcares redutores pelo método do ácido dinitrosalicílico (DNS). A atividade foi aprimorada por mutagênese sequencial usando três mutagênicos de irradiação ultravioleta (UV), N metil-N'-nitro-N-nitrosoguanidina (NTG) e metanossulfonato de etil (EMS). Após a mutagênese, a atividade celulase do GC23 (mutante) foi melhorada para 1,86 vezes em comparação com a cepa selvagem (vs15). As condições ideais para a produção de celulase pela cepa GC 23 foram avaliadas usando a Metodologia de Superfície de Resposta (RSM) e a Rede Neural Artificial (RNA). Os efeitos do pH, temperatura, duração da incubação e concentração de substrato na produção de celulase foram avaliados. As condições ideais para a produção da enzima celulase usando Carboximetilcelulose como substrato são 55 ° C de temperatura, pH de 5,0 e incubação por 40 h. A atividade da celulase do mutante Streptomyces durhamensis GC23 foi ainda otimizada para 2 vezes a atividade do tipo selvagem por RSM e RNA.

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Beet is a traditional root consumed worldwide and is considered a potential source of several bioactive compounds, yet during production and commercialisation activities, its leaves and stalks are discarded. The beet residue has notable quantities of diverse phenolic compounds that are not taken advantage of it. The beet stalks (sample) were obtained from a local producer at the municipality of Marechal Cândido Rondon, Paraná state, Brazil. The optimisation of the extraction process of antioxidant capacity compounds from beet stalk was done by response surface methodology (RSM), with three independent variables (time, from 5 to 85 min; temperature, from 20 to 80 °C and solvent, from 0 to 100% of ethanol/ water ratio). Extracts were evaluated for their reducing capacity, measured by the Folin­Ciocalteu method, and antioxidant capacity by the ability to scavenge DPPH and ABTS free radicals. The optimal global extraction conditions determined were 5 min, 80 °C and 50% ethanol, yielding 13.157 mg gallic acid equivalents (GAE) g­1, 21.539 µmol Trolox equivalents g-1 (TE; DPPH) and 250.190 µmol TE g­1 (ABTS). Beet stalk demonstrated to be an alternative and rich source of recovering of natural antioxidant compounds, showing higher contents when compared to other agro-industrial residues.(AU)

A beterraba é uma raiz tradicionalmente consumida em todo mundo e reportada como fonte de diversos compostos bioativos, porém, em atividades de processamento e comercialização, tem suas folhas e talos descartados. O resíduo de beterraba possui quantidades notáveis de compostos bioativos que não são aproveitados. Os talos de beterraba (amostra) foram obtidas de produtor local do município de Marechal Cândido Rondon, Paraná, Brasil. A otimização do processo de extração de compostos com capacidade antioxidante do talo da beterraba foi realizada por metodologia de superfície de resposta (MSR) utilizando três variáveis independentes (tempo, de 5 a 85 min; temperatura, de 20 a 80 °C e solvente, de 0 a 100% de etanol/água). Os extratos foram avaliados quanto a sua capacidade redutora, avaliada pelo método Folin­Ciocalteu, e capacidade antioxidante avaliada pela sua habilidade em sequestrar os radicais livres DPPH e ABTS. As condições ótimas globais determinadas foram 5 min, 80o C e 50% de etanol, que produziram valores de: 13,157 mg equivalente de ácido gálico (EAG) g-1, 21,539 µmol de equivalente Trolox g-1 (ET; DPPH) e 250,190 µmol ET g-1 (ABTS). O talo de beterraba demonstrou ser uma alternativa e rica fonte de recuperação de compostos antioxidantes naturais apresentando maiores teores quando comparado a outros resíduos agroindustriais.(AU)

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Rice bran is a by-product of rice production with a high carbohydrate and starch content and the potential for bioethanol production by alcoholic fermentation. This article describes bioethanol production by Saccharomyces cerevisiae from hydrolyzed defatted rice bran (DRB) a rice by-product applying ultrasonic treatment and protease addition, as well as a sequential strategy of experimental design (SEED). In the first Central Composite Rotatable Design (CCRD), the temperature (25-30 °C) and inoculum concentration (0.5-50 g L-¹) had positive effects on bioethanol production, while the effect of pH (4.0-6.0) was not significant. In the second CCRD, the temperature (28-35 °C) and inoculum concentration (10-70 g L-¹) had negative and positive effects on bioethanol production (p< 0.05). Protease addition (15 µL g-¹) increased the conversion of substrate into bioethanol by 76%. The optimized conditions for the production of 40.7 g L-¹ bioethanol were a temperature of 31.5 °C and an inoculum concentration of 70 g L-¹. Validation in a benchtop bioreactor produced 40.0 g L-¹ of bioethanol from hydrolyzed DRB, and the SEED was characterized as a useful tool to improve bioethanol production from DRB. Furthermore, the DRB proved to be a by-product with great potential for bioethanol production, derived from alternative sources not commonly used in human food.(AU)

O farelo de arroz é um subproduto com alto teor de carboidratos e amido, com potencial para produção de bioetanol por fermentação alcoólica. O presente artigo descreve a produção de bioetanol pela ação da Saccharomyces cerevisiae no farelo de arroz desengordurado hidrolisado (DRB) - um subproduto do arroz - com a aplicação do tratamento ultrassônico e adição de protease, e estratégia sequencial de planejamento experimental (SEED). No primeiro Delineamento Composto Central Rotacional (CCRD), a temperatura (25-30 °C) e a concentração de inóculo (0,5-50 g L-¹) tiveram efeitos positivos na produção de bioetanol, enquanto o pH (4,0-6,0) não foi significativo. No segundo CCRD, a temperatura (28-35 °C) e a concentração do inóculo (10-70 g L-¹) tiveram efeitos negativo e positivo, respectivamente, na produção de bioetanol (p < 0,05). A adição de protease (15 µL g-¹) aumentou a conversão do substrato em bioetanol em 76%. Na temperatura de 31,5 °C e concentração de inóculo de 70 g L-¹ obteve-se a condição otimizada para produção de bioetanol, com a produção de 40,7 g L-¹. Na validação, realizada em um fermentador de bancada, foram produzidos 40,0 g L-¹ de bioetanol a partir de DRB hidrolisado; e o SEED foi caracterizado como uma ferramenta útil para otimizar a produção de bioetanol a partir de DRB. Além disso, o DRB provou ser um subproduto com grande potencial para a produção de bioetanol, derivado de fontes alternativas normalmente não utilizadas na alimentação humana.(AU)

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Rice bran is a by-product of rice production with a high carbohydrate and starch content and the potential for bioethanol production by alcoholic fermentation. This article describes bioethanol production by Saccharomyces cerevisiae from hydrolyzed defatted rice bran (DRB) a rice by-product applying ultrasonic treatment and protease addition, as well as a sequential strategy of experimental design (SEED). In the first Central Composite Rotatable Design (CCRD), the temperature (25-30 °C) and inoculum concentration (0.5-50 g L-¹) had positive effects on bioethanol production, while the effect of pH (4.0-6.0) was not significant. In the second CCRD, the temperature (28-35 °C) and inoculum concentration (10-70 g L-¹) had negative and positive effects on bioethanol production (p< 0.05). Protease addition (15 µL g-¹) increased the conversion of substrate into bioethanol by 76%. The optimized conditions for the production of 40.7 g L-¹ bioethanol were a temperature of 31.5 °C and an inoculum concentration of 70 g L-¹. Validation in a benchtop bioreactor produced 40.0 g L-¹ of bioethanol from hydrolyzed DRB, and the SEED was characterized as a useful tool to improve bioethanol production from DRB. Furthermore, the DRB proved to be a by-product with great potential for bioethanol production, derived from alternative sources not commonly used in human food.

O farelo de arroz é um subproduto com alto teor de carboidratos e amido, com potencial para produção de bioetanol por fermentação alcoólica. O presente artigo descreve a produção de bioetanol pela ação da Saccharomyces cerevisiae no farelo de arroz desengordurado hidrolisado (DRB) - um subproduto do arroz - com a aplicação do tratamento ultrassônico e adição de protease, e estratégia sequencial de planejamento experimental (SEED). No primeiro Delineamento Composto Central Rotacional (CCRD), a temperatura (25-30 °C) e a concentração de inóculo (0,5-50 g L-¹) tiveram efeitos positivos na produção de bioetanol, enquanto o pH (4,0-6,0) não foi significativo. No segundo CCRD, a temperatura (28-35 °C) e a concentração do inóculo (10-70 g L-¹) tiveram efeitos negativo e positivo, respectivamente, na produção de bioetanol (p < 0,05). A adição de protease (15 µL g-¹) aumentou a conversão do substrato em bioetanol em 76%. Na temperatura de 31,5 °C e concentração de inóculo de 70 g L-¹ obteve-se a condição otimizada para produção de bioetanol, com a produção de 40,7 g L-¹. Na validação, realizada em um fermentador de bancada, foram produzidos 40,0 g L-¹ de bioetanol a partir de DRB hidrolisado; e o SEED foi caracterizado como uma ferramenta útil para otimizar a produção de bioetanol a partir de DRB. Além disso, o DRB provou ser um subproduto com grande potencial para a produção de bioetanol, derivado de fontes alternativas normalmente não utilizadas na alimentação humana.

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The international standards for top glucomannan flour require a minimum of 70% glucomannan. The glucomannan content of Amorphophallus oncophyllus flour was approximately 60%, with starch as the major impurity. Elimination of starch was expected to increase the purity of glucomannan. The purpose of this research was to study starch hydrolysis of the flour using α-amylase. Temperature (35.5-84.5oC), time (0.4-3.6 h) and pH (2.2-8.8) of hydrolysis were selected as independent variables. A central composite design of response surface methodology (RSM) was performed to obtain the optimum condition. This approach was a novelty of this enzymatic purification of A. oncophyllus. Glucomannan content, starch content, and solubility were chosen as the response variables. The models were reliable for predicting the responses (R2≥ 0.771). It was predicted that the highest glucomannan content (93.0%) obtained at the lowest starch content (1.14%), which hydrolysed at pH 6.17, 84.5oC and 3.6 h. Prior the verification of the optimum hydrolysed condition from the model, the glucomannan and starch content was 81.59% and 2.27%, respectively. After purification, the absorbance of the ß-1,4 glycosidic bond increased as a sign of higher glucomannan purity. A less rough surface and irregular shape of the grain morphology was observed after purification.

Os padrões internacionais para a farinha de alta calidade de glucomanan requerem um mínimo de 70% de glucomanan. O conteúdo de glucomanano da farinha de Amorphophallus oncophyllus foi de aproximadamente 60%, com o amido como a maior impureza. Esperava-se que a eliminação do amido aumentasse a pureza do glucomanan. O objetivo desta pesquisa foi estudar a hidrólise do amido da farinha usando α-amilase. A temperature (35,5-84,5oC), o tempo (0,4-3,6 h) e o pH (2,2-8,8) da hidrólise foram selecionados como variáveis independentes. Um desenho central composto pertencente á metodologia da superfície de resposta (MSR) foi realizado para obter a condição ótima. Esta abordagem foi uma novidade desta purificação enzimática de A. oncophyllus. O conteúdo de glucomanan, conteúdo de amido e solubilidade foram escolhidos como as respostas. Os modelos foram confiáveis para predizer as respostas (R2≥ 0,771). Os modelos indicaram que o maior conteúdo de glucomanan (93,0%) foram obtidos no menor conteúdo de amido (1,14%),que hidrolisou a um pH 6,17, 84,5ºC e 3,6 h. Antes da verificação da condição hidrolisada ótima do modelo, o conteúdo de glucomanan e amido foi de 81,59% e 2,27%, respectivamente. Após a purificação, a absorbância da ligação ß-1,4 glicosídica aumentou com um sinal de maior pureza de glucomanan. Uma superfície mais lisa e forma irregular da morfologia do grão foi observada após a purificação.

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RESUMO O uso de enzimas pelas indústrias possibilita o desenvolvimento de processos tecnológicos com eficiência similar aos realizados pela natureza, o que faz dessa tecnologia um dos campos mais promissores na síntese de compostos de alto valor agregado. O presente trabalho teve por objetivo estudar a produção de lipase por Burkholderia cepacia utilizando a metodologia de superfície de resposta. Foram utilizadas as variáveis concentrações de fonte de potássio, magnésio, óleo de soja, água de maceração de milho e pH. Foi observado que, dentro das concentrações utilizadas, o potássio, a água de maceração de milho e o óleo de soja influenciaram positivamente na produção de lipase. O Bioflo III se destacou dentre os biorreatores empregados para a produção da enzima, possivelmente devido a melhor distribuição dos fenômenos de transferência de massa e movimento, alcançando valores de até 2,43 U mL-1 em 120 horas de fermentação.

ABSTRACT The use of enzymes on an industrial scale has enabled the development of technological processes with an efficiency similar to those made by nature, which makes this technology one of the most promising fields in new technologies for synthesis of high-added value compounds. This paper aimed to study the production of lipase by Burkholderia cepacia using the response surface methodology. We used the following variables: concentrations of potassium, magnesium, soybean oil, corn steep liquor and pH. We observed that, among the used concentrations, potassium, corn steep liquor and soybean oil positively influenced the lipase production. Bioflo III showed the best performance among the bioreactors used for the enzyme production, possibly due to a better distribution of mass and movement transfer phenomena, reaching values of up to 2.43 U mL-1 at 120 hours of fermentation.

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RESUMO A presente pesquisa objetivou otimizar o processo foto-Fenton solar no tratamento de lixiviados de aterros sanitários. O Delineamento Composto Central Rotacional associado à Metodologia de Superfície de Resposta foi aplicado para investigar três variáveis operacionais: razão de reagentes [H2O2]/[FeSO4.7H2O], fator de H2O2 e pH inicial, a fim de maximizar a remoção de matéria orgânica, em termos da demanda química de oxigênio (DQO). De acordo com os resultados, obteve-se elevada redução da DQO em 3 horas de fotocatálise solar (70,97 a 84,74%). Com base na análise de variância (ANOVA), a variável reposta pode ser descrita por um modelo quadrático, com elevado coeficiente de explicação, R2=0,9894. A análise das superfícies de resposta indicou que as condições ótimas foram: faixa de pH inicial entre 2,5 e 3,5; com pico em 2,79; e razões de reagentes [H2O2]/[FeSO4.7H2O] a partir de 6 até o nível máximo estudado (7,36). Calculou-se a concentração de peróxido de hidrogênio com base no fator de H2O2, atingindo o ponto crítico em 143,77% da quantidade estequiométrica de H2O2 necessária para a oxidação completa da matéria orgânica, isto é, 11.751,05 mg H2O2.L-1 para estabilizar uma DQO de 3.845,55 mg O2.L-1.

ABSTRACT This research aimed to optimize the solar photo-Fenton process in landfill leachate treatment. Central Composite Rotatable Design associated with the Response Surface Methodology was applied to investigate three operational factors: reagents ratio [H2O2]/[FeSO4.7H2O], H2O2 factor and initial pH, in order to maximize the organic matter removal, in terms of chemical oxygen demand (COD). According to the results, high COD reduction was obtained in three hours of solar photocatalysis (70.97 to 84.74%). Based on the analysis of variance (ANOVA), the response variable can be described by a quadratic model, with a high coefficient of determination, R2=0.9894. The analysis of response surfaces indicated that the optimum conditions were: initial pH range between 2.5 and 3.5, with a peak at 2.79, and reagents ratio range from 6 to the maximum level studied (7.36). Hydrogen peroxide concentration was calculated from the H2O2 factor, reaching the critical point at 143.77% of the stoichiometric amount of H2O2 needed for the complete oxidation of organic matter, that is, 11,751.05 mg H2O2.L-1 to stabilize a COD of 3,845.55 mg O2.L-1.

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RESUMO Misturas diferentes de lixiviado de aterro sanitário e esgoto doméstico foram aplicadas em 16 reatores em batelada usando o processo PACT® (lodos ativados com adição de carvão ativado em pó - CAP). O objetivo do trabalho foi representar a remoção de cor utilizando dois ajustes matemáticos: o primeiro combinou as variáveis concentração de CAP (0 a 6 g.L-1) e mistura lixiviado/esgoto (0 a 10%, em volume); e o segundo, a concentração de CAP e a cor da mistura (276 a 1.199 uH). A metodologia de superfície de resposta (MSR) foi escolhida para representar a resposta dos ajustes. Os resultados indicaram que, conforme a concentração de lixiviado aumentou até 5%, a adição de CAP resultou em um maior percentual de remoção de cor. No entanto, para a mistura com 10% de lixiviado, os reatores perderam eficácia, com exceção do reator com 6 g.L-1 de CAP, que apresentou os melhores resultados de remoção de cor.

ABSTRACT Sixteen batch reactors fed with different mixtures of landfill leachate combined with synthetic wastewater were treated using the PACT® process (activated sludge process plus powdered activated carbon addition - PAC). The objective was to measure the color removal using two mathematical adjustments: the first adjustment combined the variables PAC concentration (0 to 6 g.L-1) and landfill leachate concentration in the wastewater (0 to 10%, in volume); and the second model combined PAC concentration and the influent color (276 to 1,199 uH). The response surface methodology was used to describe the response of both adjustments. The results indicated that as the proportion of leachate was increased up to 5%, higher PAC concentrations resulted in a better color removal in the reactors. When the leachate proportion was 10%, the reactors were less efficacious, except for the one with 6 g.L-1, which presented the highest color removal within the experiment.

RESUMO

This study evaluated the pH and contents of dry matter (DM) and lactic acid (AL) ofsugarcane silages added with different levels of inclusion of macaúba cake (TM) in different opening times(TA), in days. Laboratory silos used were opened at times 0; 3; 7; 12; 24; 36; 41 and 60 days after ensiling.The response surface methodology was used for statistical analysis. The DM content was influenced byboth NI and TA. The inclusion of TM contributed to increase the DM content of sugarcane, as it absorbedmoisture of the ensiled sugarcane. The pH values were influenced only by TA, which were lower than 3.8.The AL content was influenced by both NI and TA, that is, the inclusion of TM favored the increase of ALcontent over the 60 days evaluated. It can be concluded that the inclusion of TM in sugarcane silage can beused in all NI evaluated, and the silages should be stored for 60 days to ensure the adequate fermentation process inside the silos.(AU)

Analisaram-se os teores de matéria seca (MS), os valores de pH e os teores de ácido lático (AL)de silagens de cana de açúcar adicionadas de diferentes níveis de inclusão (NI) de torta de macaúba (TM)em diferentes tempos de abertura (TA), em dias. Utilizou-se silos laboratoriais que foram abertos nostempos 0; 3; 7; 12; 24; 36; 41 e 60 dias após a ensilagem. Para a análise estatística, utilizou-se a metodologiade superfície de resposta. Os teores de MS foram influenciados tanto pelo NI quanto pelo TA. A inclusãoda TM contribuiu para aumentar os teores de MS da cana de açúcar, pois atuou como absorvente deumidade da cana ensilada. Os valores de pH foram influenciados apenas pelo TA, que foram inferiores a3,8. Os teores de AL foram influenciados tanto pelo NI quanto pelo TA, ou seja, a inclusão da TMfavoreceu o aumento dos teores de AL ao longo dos 60 dias avaliados. Conclui-se que a inclusão da TM àensilagem de cana de açúcar pode ser utilizada em todos os NI avaliados, e as silagens devem serarmazenadas por 60 dias, para garantir o adequado processo fermentativo dentro dos silos.(AU)

Assuntos

RESUMO

This study evaluated the pH and contents of dry matter (DM) and lactic acid (AL) ofsugarcane silages added with different levels of inclusion of macaúba cake (TM) in different opening times(TA), in days. Laboratory silos used were opened at times 0; 3; 7; 12; 24; 36; 41 and 60 days after ensiling.The response surface methodology was used for statistical analysis. The DM content was influenced byboth NI and TA. The inclusion of TM contributed to increase the DM content of sugarcane, as it absorbedmoisture of the ensiled sugarcane. The pH values were influenced only by TA, which were lower than 3.8.The AL content was influenced by both NI and TA, that is, the inclusion of TM favored the increase of ALcontent over the 60 days evaluated. It can be concluded that the inclusion of TM in sugarcane silage can beused in all NI evaluated, and the silages should be stored for 60 days to ensure the adequate fermentation process inside the silos.

Analisaram-se os teores de matéria seca (MS), os valores de pH e os teores de ácido lático (AL)de silagens de cana de açúcar adicionadas de diferentes níveis de inclusão (NI) de torta de macaúba (TM)em diferentes tempos de abertura (TA), em dias. Utilizou-se silos laboratoriais que foram abertos nostempos 0; 3; 7; 12; 24; 36; 41 e 60 dias após a ensilagem. Para a análise estatística, utilizou-se a metodologiade superfície de resposta. Os teores de MS foram influenciados tanto pelo NI quanto pelo TA. A inclusãoda TM contribuiu para aumentar os teores de MS da cana de açúcar, pois atuou como absorvente deumidade da cana ensilada. Os valores de pH foram influenciados apenas pelo TA, que foram inferiores a3,8. Os teores de AL foram influenciados tanto pelo NI quanto pelo TA, ou seja, a inclusão da TMfavoreceu o aumento dos teores de AL ao longo dos 60 dias avaliados. Conclui-se que a inclusão da TM àensilagem de cana de açúcar pode ser utilizada em todos os NI avaliados, e as silagens devem serarmazenadas por 60 dias, para garantir o adequado processo fermentativo dentro dos silos.

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ABSTRACT Due to their nutraceutical properties, the fruits of the species Vaccinium meridionale, which inhabit the Andean region, are of scientific interest. Microwave-assisted extraction has been applied to different vegetal matrices for to extract efficiently polyphenolic compounds. In this work we study in microwave assisted extraction processes, the effect on the extraction of total polyphenols in dried fruits of Vaccinium meridionale, using response surface methodology. The main objective of this research was to analyze the relationships between power, temperature, solid-liquid ratio, time and ethanol concentration in aqueous media on the effectiveness of total polyphenols recovery in dry fruits of Vaccinium meridionale. A central composite design face-centered with three levels for each variable was used: P = 300 - 900 W; T = 70 -110 °C; L:Srat. = 30:1 - 70:1 w/w; t = 5 - 15 min; [EtOH] = 0 - 80%. In this sense, the effect of the input variables on the recovery of total polyphenols, the optimization process for maximum extraction, and the comparison to other solid-liquid extractions in terms of quantity of total polyphenols, are reported. It was found that the significant variables in the extraction process were ethanol concentration, temperature and time; the best yields were obtained in the range [EtOH] = 44 - 49%, T = 110 °C, and t = 10 - 15 min. In terms of quantity, time and consumption of energy, microwave-assisted extraction technique is more efficient than other solid-liquid extraction processes for the extraction of total polyphenols.

RESUMO Devido a suas propriedades nutracêuticas em termos do conteúdo de polifenóis totais, os frutos da espécie andina Vaccinium meridionale tem associado um grande interesse cientifico. A extração assistida por microondas tem sido utilizada em diferentes matrizes vegetais para a remoção de forma eficiente de compostos polifenólicos que apresentam uma atividade biológica. Neste artigo são apresentados os principais resultados experimentais obtidos em diferentes processos de extração assistida por microondas, com respeito à quantia de polifenóis totais removidos em frutos secos de Vaccinium meridionale por meio da metodologia da superfície de resposta. O principal objetivo desta pesquisa foi analisar as relações entre as variáveis independentes da potência, a temperatura, a relação sólido-líquido, tempo e concentração de etanol com respeito à quantidade polifenóis totais extraídos de frutos secos de Vaccinium meridionale. Foi utilizado um desenho composto centrado nas caras com três diferentes níveis para cada variável: P = 300 - 900 W; T = 70 -110 °C; L:Srat. = 30:1 - 70:1 w/w; t = 5 - 15 min; [EtOH] = 0 - 80%. Foi utilizado o método de Folin-Ciocalteu para a quantificação de polifenóis totais com ácido gálico como molécula de referência. Neste sentido, foi reportado neste trabalho o efeito dos fatores de entrada com respeito a quantidade de polifenóis totais removidos, o processo de optimização para obter a máxima remoção possível, e também uma comparação dos resultados experimentais com outros processos de extração sólido-líquido. Foi achado que a concentração de etanol, a temperatura e o tempo foram a variáveis mais importantes no processo de extração. A máxima quantidade de recuperação achada neste trabalho foi obtida no intervalo [EtOH] = 44 - 49%, T = 110 °C e t = 10 - 15 min. Em termos de quantidade, tempo e gasto de energia, a extração assistida por microondas é uma técnica eficiente para a remoção de polifenóis totais em frutos secos de Vaccinium meridionale.

RESUMO

ABSTRACT: This study aimed to verify the performance of xylanase and its interaction with oxidants agents (glucose oxidase and ascorbic acid) on the quality of whole wheat bread. The experiment was based on a central composite rotational design and the Response Surface Methodology was used to analyze the results. None of the xylanase, glucose oxidase or ascorbic acid concentrations within the studied range led to a significant difference in the specific volume. The highest moisture content and the lowest firmness values were reported in the bread with lower and intermediate levels of xylanase and larger amounts of glucose oxidase and ascorbic acid. This effect was observed mainly at the end of the storage period. A minimum amount of xylanase (from 33 to 63 EDX kg-1 flour) showed to be essential for obtaining best results. Levels of ascorbic acid above 63mg kg-1 and glucose oxidase above 91 SRU kg-1 proved to be necessary to offer the beneficial effect of xylanase.

RESUMO: O objetivo deste estudo foi verificar o desempenho da xilanase e sua interação com agentes oxidantes (glicose oxidase e ácido ascórbico) na qualidade de pão elaborado com farinha do trigo integral. O experimento foi baseado em um delineamento composto central rotacional (DCCR) e a Metodologia de Superfície de Resposta foi utilizada para analisar os resultados. Nenhuma das concentrações de xilanase, glicose oxidase e ácido ascórbico, dentro da faixa estudada, levaram a uma diferença significativa no volume específico. Mais alto conteúdo de umidade e menor firmeza foram encontrados nos pães com concentrações menores e intermediárias de xilanase e concentrações maiores de glicose oxidase e ácido ascórbico. Este efeito foi observado principalmente no final do período de estocagem. Uma quantidade mínima de xilanase (de 33 a 63 EDX kg-1 farinha) mostra ser essencial na obtenção dos melhores resultados. Concentrações de ácido ascórbico acima de 63mg kg-1 e glicose oxidase acima de 91 SRU kg-1 mostraram ser necessárias para que o efeito benéfico da xilanase fosse observado.

RESUMO

The goal of this study was to evaluate sous vide fish and assess the influence of time and temperature on the pasteurization process through quality parameters. The raw material (tambaqui fillets) and the sous vide underwent physical, physicochemical, and microbiological analyses. A sauce was prepared containing soy sauce, water, horseradish and garlic flakes. The product's pasteurization parameters of time and temperature were defined according to a 22 central composite rotatable design (CCRD), and the dependent variables were water holding capacity (WHC) and instrumental texture aiming at obtaining high WHC values for the product to maintain the desired juiciness. The microbiological analysis required by legislation have indicated that the fish fillets and sous vide were within de standard. The values of total coliforms found in the samples (fillets and sous vide) analyzed were below the critical level of 10² CFU/g. The counts of sulphite-reducing clostridia and psychrotrophic and mesophilic bacteria on plates in the samples were <1x10 CFU/g. In conclusion, temperature was the most important factor in the pasteurization process, significantly contributing to the quality of the final product. The mathematical models proposed were considered predictive for each response.

O objetivo deste estudo foi avaliar a influência do tempo e da temperatura no processo de pasteurização do sous vide de peixe por meio dos parâmetros de qualidade. Foram realizadas análises físicas, físico-químicas e microbiológicas na matéria-prima (filé de tambaqui) e no sous vide. Foi preparado um molho contendo molho de soja, água, raiz forte e flocos de alho. Parâmetros de pasteurização do produto (tempo x temperatura) foram definidos de acordo com um projeto de 2x2 rotativo composto central (DRCC), e as variáveis dependentes foram capacidade de retenção de água (CRA) e textura instrumental, visando à obtenção de altos valores de CRA para que o produto obtivesse a suculência desejada. As análises microbiológicas exigidas na legislação indicaram que a matéria-prima e o sous vide encontravam-se dentro dos padrões estabelecidos. Os valores de coliformes totais encontrados nas amostras (filés e sous vide) analisadas foram inferiores ao nível crítico de 10² UFC/g. As contagens de clostrídios sulfitorredutores e bactérias psicrotróficas e mesófilas em placas nas amostras foram <1x10 UFC/g. Concluiu-se que a temperatura foi o fator mais importante no processo de pasteurização, contribuindo de forma significativa para a qualidade do produto final. Os modelos matemáticos propostos foram preditivos para cada resposta.

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The goal of this study was to evaluate sous vide fish and assess the influence of time and temperature on the pasteurization process through quality parameters. The raw material (tambaqui fillets) and the sous vide underwent physical, physicochemical, and microbiological analyses. A sauce was prepared containing soy sauce, water, horseradish and garlic flakes. The product's pasteurization parameters of time and temperature were defined according to a 22 central composite rotatable design (CCRD), and the dependent variables were water holding capacity (WHC) and instrumental texture aiming at obtaining high WHC values for the product to maintain the desired juiciness. The microbiological analysis required by legislation have indicated that the fish fillets and sous vide were within de standard. The values of total coliforms found in the samples (fillets and sous vide) analyzed were below the critical level of 10² CFU/g. The counts of sulphite-reducing clostridia and psychrotrophic and mesophilic bacteria on plates in the samples were <1x10 CFU/g. In conclusion, temperature was the most important factor in the pasteurization process, significantly contributing to the quality of the final product. The mathematical models proposed were considered predictive for each response.(AU)

O objetivo deste estudo foi avaliar a influência do tempo e da temperatura no processo de pasteurização do sous vide de peixe por meio dos parâmetros de qualidade. Foram realizadas análises físicas, físico-químicas e microbiológicas na matéria-prima (filé de tambaqui) e no sous vide. Foi preparado um molho contendo molho de soja, água, raiz forte e flocos de alho. Parâmetros de pasteurização do produto (tempo x temperatura) foram definidos de acordo com um projeto de 2x2 rotativo composto central (DRCC), e as variáveis dependentes foram capacidade de retenção de água (CRA) e textura instrumental, visando à obtenção de altos valores de CRA para que o produto obtivesse a suculência desejada. As análises microbiológicas exigidas na legislação indicaram que a matéria-prima e o sous vide encontravam-se dentro dos padrões estabelecidos. Os valores de coliformes totais encontrados nas amostras (filés e sous vide) analisadas foram inferiores ao nível crítico de 10² UFC/g. As contagens de clostrídios sulfitorredutores e bactérias psicrotróficas e mesófilas em placas nas amostras foram <1x10 UFC/g. Concluiu-se que a temperatura foi o fator mais importante no processo de pasteurização, contribuindo de forma significativa para a qualidade do produto final. Os modelos matemáticos propostos foram preditivos para cada resposta.(AU)

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This study aimed to verify the performance of xylanase and its interaction with oxidants agents (glucose oxidase and ascorbic acid) on the quality of whole wheat bread. The experiment was based on a central composite rotational design and the Response Surface Methodology was used to analyze the results. None of the xylanase, glucose oxidase or ascorbic acid concentrations within the studied range led to a significant difference in the specific volume. The highest moisture content and the lowest firmness values were reported in the bread with lower and intermediate levels of xylanase and larger amounts of glucose oxidase and ascorbic acid. This effect was observed mainly at the end of the storage period. A minimum amount of xylanase (from 33 to 63 EDX kg-¹ flour) showed to be essential for obtaining best results. Levels of ascorbic acid above 63mg kg-¹ and glucose oxidase above 91 SRU kg-¹ proved to be necessary to offer the beneficial effect of xylanase.(AU)

O objetivo deste estudo foi verificar o desempenho da xilanase e sua interação com agentes oxidantes (glicose oxidase e ácido ascórbico) na qualidade de pão elaborado com farinha do trigo integral. O experimento foi baseado em um delineamento composto central rotacional (DCCR) e a Metodologia de Superfície de Resposta foi utilizada para analisar os resultados. Nenhuma das concentrações de xilanase, glicose oxidase e ácido ascórbico, dentro da faixa estudada, levaram a uma diferença significativa no volume específico. Mais alto conteúdo de umidade e menor firmeza foram encontrados nos pães com concentrações menores e intermediárias de xilanase e concentrações maiores de glicose oxidase e ácido ascórbico. Este efeito foi observado principalmente no final do período de estocagem. Uma quantidade mínima de xilanase (de 33 a 63 EDX kg-¹ farinha) mostra ser essencial na obtenção dos melhores resultados. Concentrações de ácido ascórbico acima de 63mg kg-¹ e glicose oxidase acima de 91 SRU kg-¹ mostraram ser necessárias para que o efeito benéfico da xilanase fosse observado.(AU)

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Tannase is an industrially important enzyme produced by a large number of microorganisms. This study analyzed the production of tannase by Aspergillus sp. GM4 under solid-state fermentation (SSF) using different vegetable leaves (mango, jamun and coffee) and agricultural residues (coffee husks, rice husks and wheat bran). Among the substrates used jamun leaves yielded high tannase production. The Plackett-Burman design was conducted to evaluate the effects of 12 independent variables on the production of tannase under SSF using jamun leaves as substrate. Among these variables, incubation time, potassium nitrate and tannic acid had significant effects on enzyme production. A lower incubation time was fixed and supplementation with potassium nitrate and tannic acid were optimized using the Central Composite Design. The best conditions for tannase production were: incubation time of 2 days; tannic acid at 1.53% (w w-1) and potassium nitrate at 2.71% (w w- 1). After the optimization process, tannase production increased 4.65-fold, which showed that the statistical experimental design offers a practicable approach to the implementation of optimization of tannase production.

Tanase é uma enzima industrialmente importante produzida por um grande número de microrganismos. Este estudo analisou a produção de tanase por Aspergillus sp. GM4 em fermentação em estado sólido (FES) utilizando diferentes vegetais como folhas de manga, de jambolão, de café e resíduos agrícolas, como a casca de café, casca de arroz e farelo de trigo. Entre os substratos utilizados, as folhas jambolão renderam alta produção de tanase. O planejamento de Plackett-Burman foi conduzido para avaliar os efeitos de 12 variáveis independentes sobre a produção de tanase em FES usando folhas jambolão como substrato. Entre estas variáveis, tiveram efeitos significativos na produção da enzima o tempo de incubação, o nitrato de potássio e o ácido tânico. O menor tempo de incubação foi fixado e a suplementação de nitrato de potássio e ácido tânico foi otimizada utilizando o planejamento composto central rotacional. As melhores condições para a produção de tanase foram o tempo de incubação de dois dias, a concentração de ácido tânico de 1,53% (g g-1) e de nitrato de potássio 2,71% (g gw-1). Após o processo de otimização, a produção tanase aumentou 4,65 vezes, o que mostrou que o delineamento experimental foi um método viável para a otimização da produção de tanase.

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