ABSTRACT Lactic acid, which can be obtained through fermentation, is an interesting compound because it can be utilized in different fields, such as in the food, pharmaceutical and chemical industries as a bio-based molecule for bio-refinery. In addition, lactic acid has recently gained more interest due to the possibility of manufacturing poly(lactic acid), a green polymer that can replace petroleum-derived plastics and be applied in medicine for the regeneration of tissues and in sutures, repairs and implants. One of the great advantages of fermentation is the possibility of using agribusiness wastes to obtain optically pure lactic acid. The conventional batch process of fermentation has some disadvantages such as inhibition by the substrate or the final product. To avoid these problems, this study was focused on improving the production of lactic acid through different feeding strategies using whey, a residue of agribusiness. The downstream process is a significant bottleneck because cost-effective methods of producing high-purity lactic acid are lacking. Thus, the investigation of different methods for the purification of lactic acid was one of the aims of this work. The pH-stat strategy showed the maximum production of lactic acid of 143.7 g/L. Following purification of the lactic acid sample, recovery of reducing sugars and protein and color removal were 0.28%, 100% and 100%, respectively.

1,3-propanediol is a high-value specialty chemical which has many industrial applications. Its main use is the production of the polymer polypropylene terephthalate, a thermoplastic used in the textile and automobile industries. The interest in 1,3-propanediol production from glycerol bio-conversion has increased after the employment of biodiesel by various countries, being produced by chemical synthesis from petroleum intermediates or biotechnologically by microbial fermentation. Glycerol is an abundant low-cost byproduct from biodiesel refineries, and it is the only substrate that can be naturally or enzymatically converted to 1,3-propanediol by microbial fermentation. In this review, information on 1,3-propanediol's importance, production and purification are presented, along with results from recent research on glycerol microbial conversion to 1,3-propanediol. The bio-production of this intermediate compound from glycerol is very attractive both economically and environmentally, since it allows the replacement of fossil fuels by renewable resources.

O estudo foi conduzido para investigar a influência da concentração inicial da sacarose, a taxa da aeração e do pH na biomassa e na produção da inulinase pela Kluyveromyces marxianus var. bulgaricus em um reator em batelada. A máxima atividade de inulinase, 15.29 UmL-1, foi obtida na concentração de 10 g L-1 de sacarose, no pH 5.0 e na taxa da aeração de 1 vvm. A concentração de sacarose de 20g L-1 foi apropriada para o crescimento celular, porém nesta concentração a atividade enzimática foi inibida, devido a repressão catabólica. O aumento na taxa da aeração propiciou redução da atividade enzimática, ao mesmo tempo em que não houve aumento considerável do biomassa.

The present study was conducted to investigate the influence of initial sucrose concentration, pH and aeration rate on biomass and inulinase production by Kluyveromyces marxianus var. bulgaricus in a stirred batch reactor. Maximum inulinase activity (15.29 UmL-1) was obtained at a sucrose concentration of 10 g L-1, pH 5.0 and aeration rate of 1 vvm. The 20 g L-1 sucrose concentration was suitable for cell growth; however, enzymatic activity at this concentration was inhibited due to catabolic repression. The increase in aeration rate caused a reduction in enzyme activity with no relevant biomass increase.

Este trabalho investigou a eficiência da técnica do bioaumento quando aplicada a solos contaminados com óleo diesel coletados em três postos de combustíveis. Experimentos de biodegradação foram realizados em frascos de Bartha (250 mL), usados para medir a produção microbiana de CO2. A eficiência de biodegradação também foi quantificada pela concentração de hidrocarbonetos. Conjuntamente aos experimentos de biodegradação, a capacidade das culturas estudadas e dos microrganismos nativos em biodegradar óleo diesel comprado de um posto de combustíveis local, foi verificada utilizando-se a técnica baseada no indicador redox 2,6 - diclorofenol indofenol (DCPIP). Resultados obtidos com esse teste mostraram que os inóculos empregados nos experimentos de biodegradação foram capazes de biodegradar óleo diesel e os testes com os microrganismos nativos indicaram que estes solos previamente apresentavam uma microbiota adaptada para degradar hidrocarbonetos. Em suma, nenhum ganho foi obtido com a adição dos microrganismos ou mesmo efeitos negativos foram observados nos experimentos de biodegradação.

This work investigated the efficiency of the bioaugmentation technique when applied to diesel oil contaminated soils collected at three service stations. Batch biodegradation experiments were carried out in Bartha biometer flasks (250 mL) used to measure the microbial CO2 production. Biodegradation efficiency was also measured by quantifying the concentration of hydrocarbons. In addition to the biodegradation experiments, the capability of the studied cultures and the native microorganisms to biodegrade the diesel oil purchased from a local service station, was verified using a technique based on the redox indicator 2,6 -dichlorophenol indophenol (DCPIP). Results obtained with this test showed that the inocula used in the biodegradation experiments were able to degrade the diesel oil and the tests carried out with the native microorganisms indicated that these soils had a microbiota adapted to degrade the hydrocarbons. In general, no gain was obtained with the addition of microorganisms or even negative effects were observed in the biodegradation experiments.

Três linhagens de Bacillus sp (BACRP, BACNC- 1 e BACAR) foram isoladas a partir de solo aderido em casca de mandioca. Foram utilizados amido de batata, amido de mandioca, maltodextrina e glicose como fonte de carbono, e temperaturas de crescimento de 25-55ºC, sendo que os três isolados apresentaram maior atividade específica de CGTase quando cultivados com amido de batata a 40ºC. Em pH 7,0 os isolados BACRP e BACAR apresentaram atividade específica de 4,0x 10-3 e 2,2x10-3 U/mg prot, respectivamente, quando cultivados em meios acrescidos de 2% de NaCl; em pH 10,0 suas atividades foram de 3,4x10-3 e 3,0x10-3 U/mg prot na mesma concentração de NaCl. Por outro lado, o isolado de BACNC-1 apresentou atividade específica 2,4x10-3 U/mg prot quando cultivado em pH 7,0 acrescido de 1% de NaCl, e em pH 10,0 sua atividade específica foi de 3,4x10-3 U/mg prot sem adição de NaCl. Também foi demonstrada neste trabalho que ciclodextrinas são formadas durante o processo fermentativo, e que a precipitação com acetona ou liofilização seguida de diálise foram eficientes na remoção destas CDs, eliminando sua interferência nos ensaios enzimáticos. A enzima produzida pela cepa BACAR foi purificada parcialmente liberando b-CD como produto da reação.

Three strains of Bacillus sp. (BACRP, BACNC-1 and BACAR) were isolated from soil adhered to cassava husk. CGTase specific activity for the three isolated strains was higher when cultivated at 40ºC. Potato starch, cassava starch, maltodextrin and glucose were used as carbon source and growth temperatures varied from 25 to 55ºC. The three isolates presented higher CGTase specific activity when cultivated with potato starch at 40ºC. Isolated BACRP and BACAR presented specific activity of 4.0x10-3 and 2.2x10-3 U/mg prot at pH 7.0, respectively, when cultivated in mediums added with NaCl 2%; at pH 10,0 their activities were of 3.4x10-3 and 3.0x10-3 U/mg prot, respectively, in the same concentration of NaCl. On the other hand, the isolated BACNC-1 presented activity specific of 2.4x10-3 U/mg prot when cultivated at pH 7.0 added of NaCl 1%, and at pH 10.0 the specific activity was of 3.4x10-3 U/mg prot without NaCl addition. This work also showed the presence of cyclodextrins formed during fermentation process and that precipitation with acetone or lyophilization followed by dialysis was efficient at removing CDs (cyclodextrins), thus, eliminating interference in the activity assays. The enzyme produced by the BACAR strain was partially purified and β-CD was liberated as a reaction product.

Este trabalho objetivou avaliar a capacidade de diferentes microrganismos em degradar óleo diesel comercial em comparação com um óleo diesel intemperizado coletado da água subterrânea em um posto de combustíveis. Dois métodos microbiológicos foram usados para a avaliação da biodegradabilidade: a técnica baseada no indicador redox 2,6-diclorofenol indofenol (DCPIP) e os experimentos respirométricos usando os respirômetros de Bartha. No primeiro, testamos as culturas bacterianas Staphylococcus hominis, Kocuria palustris, Pseudomonas aeruginosa LBI, Ochrobactrum anthropi e Bacillus cereus, um inóculo comercial, consórcios obtidos do solo e da água subterrânea contaminados com hidrocarbonetos e um consórcio de uma área não contaminada. Nos experimentos respirométricos, foi avaliada a capacidade dos microrganismos nativos do solo de um posto de combustíveis em biodegradar os óleos diesel. Os experimentos com o indicador redox mostraram que apenas os consórcios, mesmo aquele de uma área não contaminada, foram capazes de biodegradar o diesel intemperizado. Em 48 dias, a remoção de hidrocarbonetos totais de petróleo (HTP) nos experimentos respirométricos foi aproximadamente 2,5 vezes maior quando o óleo diesel comercial foi usado. Esta diferença foi causada pelo consumo de hidrocarbonetos facilmente biodegradáveis, presentes em maior quantidade no óleo diesel comercial, como demonstrado pelas análises cromatográficas. Assim, resultados indicam que estudos de biodegradabilidade que não consideram o efeito de intemperização dos poluentes pode sobre estimar as taxas de biodegradação e quando o bioaumento é necessário, a melhor estratégia seria aquela baseada na injeção de consórcios, pois mesmo culturas com reconhecida capacidade de biodegradar hidrocarbonetos podem falhar quando aplicadas isoladamente.

This work aimed to evaluate the capability of different microorganisms to degrade commercial diesel oil in comparison to a weathered diesel oil collected from the groundwater at a petrol station. Two microbiological methods were used for the biodegradability assessment: the technique based on the redox indicator 2,6 - dichlorophenol indophenol (DCPIP) and soil respirometric experiments using biometer flasks. In the former we tested the bacterial cultures Staphylococcus hominis, Kocuria palustris, Pseudomonas aeruginosa LBI, Ochrobactrum anthropi and Bacillus cereus, a commercial inoculum, consortia obtained from soil and groundwater contaminated with hydrocarbons and a consortium from an uncontaminated area. In the respirometric experiments it was evaluated the capability of the native microorganisms present in the soil from a petrol station to biodegrade the diesel oils. The redox indicator experiments showed that only the consortia, even that from an uncontaminated area, were able to biodegrade the weathered diesel. In 48 days, the removal of the total petroleum hydrocarbons (TPH) in the respirometric experiments was approximately 2.5 times greater when the commercial diesel oil was used. This difference was caused by the consumption of labile hydrocarbons, present in greater quantities in the commercial diesel oil, as demonstrated by gas chromatographic analyses. Thus, results indicate that biodegradability studies that do not consider the weathering effect of the pollutants may over estimate biodegradation rates and when the bioaugmentation is necessary, the best strategy would be that one based on injection of consortia, because even cultures with recognised capability of biodegrading hydrocarbons may fail when applied isolated.

O presente trabalho visou a seleção de microrganismos com capacidade de produzir biotensoativos a partir de resíduos de óleos e gorduras gerados em restaurantes e indústrias alimentícias. Borra de soja, gordura de frango, gordura vegetal hidrogenada e óleo de soja usado em frituras foram estudados como fonte de carbono. Os isolados LMI 6c e LMI 7a, ambos pertencentes ao gênero Pseudomonas, foram selecionados como potenciais produtores de biotensoativos. Dentre os resíduos propostos, a borra de soja foi considerada o melhor substrato, gerando 9,69 g.L-1 de ramnolipídios e uma tensão superficial de 31 mN/m.

The purpose of this study was to select microorganisms that were able to produce biosurfactants from fats and oils wastes generated by the food industry and restaurants. Soybean soapstock, chicken fat, hydrogenated vegetable fat and soybean frying oil were evaluated as alternative substrates. Pseudomonas sp. isolates LMI 6c and LMI 7a showed a capacity to utilize the substrates and to produce rhamnolipid surfactants. Soybean soapstock was considered the best substrate, generating 9.69 g.L-1 of rhamnolipids and a surface tension of 31 mN/m.

A produção de renina microbiana por Mucor miehei foi estudada através de Fermentação Submersa e em Estado Sólido. O objetivo deste trabalho foi verificar o efeito de diferentes fontes de carbono e nitrogênio, utilizando Fermentação Submersa e da adição de caseína utilizando Fermentação em Estado Sólido na produção da renina microbiana. Os picos de biomassa foram de 6,7; 8,1 e 8 g/L e atividade enzimática de 1.066; 857 e 480 Unidades Soxhlet (U.S.) para as concentrações de glicose: 18, 25 e 35 g/L respectivamente. Em frascos aletados, os picos de biomassa foram de 6,7; 8,3 e 10 g/L e atividade enzimática de 648, 279 e 300 U.S., para a mesma concentração de glicose. Quando se utilizou Proflo (Farinha de semente de algodão, Traders ®) e Água de Maceração de Milho os picos de atividade enzimática foram de 667 e 923 U.S., respectivamente. Nos experimentos utilizando Fermentação em Estado Sólido com a adição de HCl 0,2 N a máxima atividade enzimática foi de 414 U.S. e, quando utilizou-se caseína (1 e 2 gramas), verificou-se valores mais altos de atividade: 966 e 1117 U.S respectivamente. Os resultados sugerem que o aumento na concentração de glicose afeta a síntese da enzima e que a caseína é um importante fator na indução neste processo. Fermentação em Estado Sólido pode ser considerada uma boa opção para a produção de renina.

The aim of this work was to study the effect of carbon and nitrogen sources in submerged fermentation, and the casein effect on solid-state fermentation on rennin production by Mucor miehei. Biomass peaks reached 6.7; 8.1 and 8 g/L and enzymatic production peaks of 1,066; 857 and 480 Soxhlet Units (S.U.) for glucose concentration of 18; 25 and 35 g/L respectively. Flasks with baffles showed biomass peaks of 6.7; 8.3 and 10 g/L and enzyme activity peaks of 648; 279 and 300 S.U. for the same glucose concentration. The values of 923 and 667 S.U. were obtained when corn steep liquor and Proflo (Cottonseed Nutrients from Traders ®) were used. In SSF system the enzymatic activities were 414, 264 and 167 S.U., when using HCl 0.2 N, 0.3 N and 0.4 N respectively. SSF experiments using 1 and 2 g of casein/gram wheat bran (10% moisture) showed an increase in the enzymatic production (966 and 1,117 S.U.). The results suggested that increase in glucose concentration affected the enzyme synthesis, and casein was the prime factor in the enzyme synthesis induction. SSF showed to be a good system for rennin production.

Estudou-se a produção de CGTase por uma nova cepa de Bacillus alkalophilic CGII, isolada de água residuária de uma fecularia de mandioca, durante cultivo em meio composto de 1,5% de amido, 1,5% de fonte de nitrogênio e 1% Na2CO3. A atividade enzimática foi alta quando se utilizou amido, maltodextrina e galactose como fontes de carbono. Quando se utilizou glicose no meio de cultivo não se observou produção da enzima. Atividade enzimática alta (88,6 U/mL) e melhor crescimento foram obtidos quando se aumentou a aeração. A caracterização da enzima mostrou um pH ótimo de 8,0 e temperatura ótima de 55ºC sendo que a enzima sofreu uma pequena ativação por Mg+ e Ca++. A enzima foi fortemente inibida por Hg+ e Cu+.

GCTase production by a new strain of Bacillus alkalophilic CGII isolated from Brazilian wastewater of manioc flour industry was examined. The growth medium used was composed by 1.5% starch, 1.5% nitrogen and 1% Na2CO3. Higher activity was obtained with starch, maltodextrin and galactose. When glucose was added to the medium, no enzyme production was observed. High enzyme activity and growth were reached when aeration was increased (88.6 U/mL). The enzyme characterization showed an optimum pH and temperature 8.0 and 55ºC for starch hydrolyses, respectively. Mg+ and Ca++ showed small activation; however, Hg+ and Cu+ showed a strong enzyme inhibition.

Este trabalho apresenta novos dados sobre inibidores naturais de papaína. O látex fresco de frutos verdes de Carica papaya foi coletado pela manhã em plantações da região de Araraquara, SP, Brasil e imediatamente transportado ao laboratório em banho de gelo. Três frações com efeito inibitório da atividade esterásica da papaína foram isoladas a partir do látex fresco, através de diálise, filtração em Sephadex G-25 e cromatografia em SP-Sephadex C-25. As frações isoladas identificadas como inibidores I e II, mostraram reação negativa à ninidrina; entretanto, a fração identificada como P-III mostrou reação positiva. Dados cinéticos revelaram inibição não-competitiva (inibidor I) e incompetitiva (inibidores II e P-III).

Studies were carried out to natural papain inhibitor from papaya latex. Fresh latex from green fruits of Carica papaya was collected and immediately transported in ice bath to the lab, from which three fractions with inhibitor effect of esterase papain activity were isolated by latex dialysis, Sephadex G-25 gel filtration and ionic exchange chromatography in SP-Sephadex C-25. The isolated fractions, identified as inhibitors I and II, showed a negative reaction with ninhydrin; however, the fraction identified as P-III showed positive reaction with ninhydrin. Kinetics data showed non-competitive inhibition (inhibitor I) and uncompetitive (inhibitors II and P-III).

Humicola grisea var. thermoidea produz duas formas de xilanase extracelular. A componente forma 1 foi purificada usando o método de eletroeluição devido à baixa produção desta enzima extracelular. A aparente massa molar foi determinada 61,8 kDa por SDS-PAGE.

Humicola grisea var. thermoidea produces two forms of extracellular xylanase. The component form 1 was purified using the electroelution method, due to the very small production of this extracellular enzyme. The apparent molecular mass was 61.8 kDa by SDS-PAGE.

No presente trabalho apresenta-se um método de cristalização da papaína oriunda do látex fresco de mamão, o qual apresenta uma alta produtividade em relação aos métodos previamente descritos. A metodologia aqui descrita não envolve o uso de reagentes sulfidrílicos, a papaína foi obtida de forma praticamente pura, apresentando uma simples banda quando submetida a eletroforese, e com propriedades idênticas àquelas obtidas por outros métodos. A atividade específica foi determinada utilizando Z-gly-pNP e BAEE como substrato. A papaína obtida por essa metodologia, sem uso de substâncias tais como cisteína e ditiotreitol, apresenta-se na forma de um complexo com inibidores naturais, os quais podem ser removidos por diálise.

In the present study we wish to report a method of crystallizing papain from fresh papaya latex which gave higher yields than previously reported. This method does not involve the use of sulphydryl reagents. The papain thus obtained is practically pure and shows a single band when submitted to electrophoresis on polyacrylamide gel, and is identical to the papain obtained by other methods. In routine enzymatic assays, specific activity was measured using Z-gly-pNP and BAEE as substrates. Papain crystallized by this method, without the use of high concentrations of salts or thiol-containing substances such as cysteine and dithiothreitol, is obtained in the form of a complex with natural inhibitors existent in latex which can be removed by dialysis.