L-(+)-Lactic acid production by Lactobacillus rhamnosus B103 from dairy industry waste

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.

Agave syrup as a substrate for inulinase production by Kluyveromyces marxianus NRRL Y-7571 / Xarope de agave como substrato para produção de inulinase por Kluyveromyces marxianus NRRL Y-7571

The factorial planning was used to plan and optimize inulinase production by the yeast Kluyveromyces marxianus NRRL Y-7571. The experiments were conducted using a Central Composite Design (CCD) 22, at different concentrations of agave syrup (3.6 to 6.4%) and yeast extract (2.2 to 3.0%). After 96 hours of fermentation, the best condition for the inulinase production was 5% agave syrup and 2.5% yeast extract, which yielded an average of 129.21 U mL-1 of inulinase. Partial characterization of the crude enzyme showed that the optimal pH and temperature were 4.0 and 60°C, respectively. The enzyme showed thermal stability at 55°C for 4 hours.

O planejamento fatorial foi utilizado para planejar e otimizar a produção de inulinase pela levedura Kluyveromyces marxianus NRRL Y-7571. Os experimentos foram conduzidos por meio de Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) 22 em diferentes concentrações de xarope de agave (3,6 a 6,4%) e extrato de levedura (2,2 a 3,0%). Depois de 96 horas de fermentação, a melhor condição para produção de inulinase foi xarope de agave 5% e extrato de levedura 2,5%, com uma produção média de 129,21 U mL-1. A caracterização parcial do extrato enzimático bruto mostrou que a enzima apresenta pH e temperatura ótimos de 4,0 e 60oC, respectivamente. A enzima mostrou estabilidade térmica a 55oC durante 4 horas.

Produção de glicose e frutose por invertase de Saccharomyces cerevisiae imobilizada em suporte MANAE-Agarose / Glucose and Fructose Production by Saccharomyces cerevisiae Invertase Immobilized on MANAE-Agarose Support

Invertase from Saccharomyces cerevisiae was immobilized on agarose beads, activated with various groups (glyoxyl, MANAE or glutaraldehyde), and on some commercial epoxy supports (Eupergit and Sepabeads). Very active and stable invertase derivatives were produced by the adsorption of the enzyme on MANAE-agarose, MANAE-agarose treated with glutaraldhyde and glutaraldehyde-agarose supports. At pH 5.0, these derivatives retained full activity after 24h at 40 ºC and 50 ºC. When assayed at 40 °C and 50 °C, with the pH adjusted to 7.0, the invertase-MANAE-agarose derivative treated with glutaraldehyde retained 80% of the initial activity. Recovered activities of the derivatives produced with MANAE, MANAE treated with glutaraldehyde and glutaraldehyde alone were 73.5%, 44.4% and 36.8%, respectively. These three preparations were successfully employed to produce glucose and fructose in 3 cycles of sucrose hydrolysis.

Invertase de Saccharomyces cerevisiae foi imobilizada em agarose ativada com diferentes grupos (glioxil, MANAE ou glutaraldeído) e suportes epóxidos comerciais (Eupergit e Sepabeads). Derivados de invertase ativos e estabilizados foram produzidos pela adsorção da enzima em suportes MANAE-agarose, MANAE-agarose tratado com glutaraldeído e glutaraldeído-agarose. Em pH 5,0 estes derivados retiveram total atividade até 24h a 40 ºC e 50 ºC. Quando os ensaios foram a 40 °C e 50 °C com o pH alterado para 7,0, o derivado invertase-MANAE-agarose tratado com glutaraldeído apresentou 80% da atividade inicial. As atividades recuperadas dos derivados foram 73,5%, 44,4% e 36,8%, respectivamente para MANAE, MANAE tratado com glutaraldeído e glutaraldeído. Essas três preparações foram empregadas com sucesso em 3 ciclos de hidrólise da sacarose para produzir glicose e frutose.

Effects of culture conditions on the production of inulinase by Kluyveromyces marxianus

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.

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.

Investigation about the efficiency of the bioaugmentation technique when applied to diesel oil contaminated soils

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.

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.

Cyclodextrin glycosyltransferase production by new Bacillus sp. strains isolated from brazilian soil / Produção de ciclodextrina glicosiltransferase por novas cepas de Bacillus sp. isoladas de solo brasileiro

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 40¨¬C. Potato starch, cassava starch, maltodextrin and glucose were used as carbon source and growth temperatures varied from 25 to 55¨¬C. The three isolates presented higher CGTase specific activity when cultivated with potato starch at 40¨¬C. 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 percent; 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 percent, 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 ¥â-CD was liberated as a reaction product.

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 25-55¨¬C, sendo que os três isolados apresentaram maior atividade específica de CGTase quando cultivados com amido de batata a 40¨¬C. 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 por cento 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 por cento 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.

Biodegradability of commercial and weathered diesel oils

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.

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.

Microbial rennet produced by Mucor miehei in solid-state and submerged fermentation

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.

Isolation of natural inhibitors of papain obtained from Carica papaya latex

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).

Production of CGTase by a Bacillus alkalophilic CGII strain isolated from wastewater of a manioc flour industry

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+.

Production and purification of an Endoter1.4-beta-Xylanase from Humicola grisea var. thermoidea by electroelution

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.

Purification of papain from fresh latex of Carica papaya

No presente trabalho apresenta-se um método de cristalizaçäo da papaína oriunda do látex fresco de mamäo, o qual apresenta uma alta produtividade em relaçäo aos métodos previamente descritos. A metodologia aqui descrita näo envolve o uso de reagentes sulfídrilicos, 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 BAEF 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