ABSTRACT Overliming is an effective way of neutralizing and reducing the toxicity of the hydrolysates generated from acidic pretreatment of lignocellulosic biomass for ethanol production and others biotechnological products. Overliming generates a solid residue whose inadequate disposal may represent an environmental problem. This work aimed at the chemical characterization of the solid residue generated during the detoxification of the sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolysate and evaluation of its behavior in soil. The solid residue was submitted to physicochemical and granulometric analysis and determination of the contents of sugars, metals and toxic compounds (acetic acid, furfural, hydroxymethylfurfural and phenols). The potential of the residue as corrective of soil acidity was determined by analyzing the quality attributes of soil correctives (neutralizing power – NP, relative total neutralizing power – RTNP, Ca and Mg contents and granulometry). The residue was also evaluated for its influence on soil microbial communities and toxicity through bioassays with Lactuca sativa seeds. The residue contributed to the overall improvement of soil chemical attributes. The levels of Ca, Mg, C, OM and CEC were increased, nutrients such as Zn, Fe, Ni, Cr and Mn were detected, and microbial communities were stimulated. Besides, the residue showed no significant values of toxic compounds and no toxicity to L. sativa seeds. The residue was able to reduce the soil pH and to keep it stable throughout the study period. As a higher amount of the residue was necessary to reach pH 7 than limestone, it should be used as an auxiliary corrective of acidity.

ABSTRACT This study aimed to determine the best dilute acid hydrolysis condition for the hemicellulosic fraction of sweet sorghum bagasse for ethanol production by Scheffersomyces stipitis. The experiment followed a 23 factorial design with four central points, and had as variables: sulfuric acid concentration, temperature and hydrolysis time. Sorghum bagasse presented the following chemical composition: 24.77% of lignin, 31.28% of hemicellulose and 34.80% of cellulose. The hydrolysis that resulted in the highest sugars concentration (14.22 g/L of xylose and 2.42 g/L glucose) was 1.75% H2SO4, 121 ºC and 40 minutes. This same condition provided low concentrations of toxic compounds (1.34 g/L of acetic acid, 0.90 g/L of phenol; 124.54 mg/L of hydroxymethylfurfural (HMF) and 978 mg/L of furfural). The fermentation of the hemicellulose-derived sugars by S. stiptis resulted in 22 g/L of ethanol, YP/S 0.40 g/g and Qp 0.34 g/L.h.

RESUMO O girassol está entre as principais oleaginosas cultivadas no mundo e os subprodutos gerados durante o processamento das sementes representam uma fonte atraente de biomassa lignocelulósica para bioprocessos. A conversão de fibras lignocelulósicas em açúcares fermentáveis tem sido considerada uma alternativa promissora para aumentar a demanda de etanol. O presente estudo teve, como objetivo, estabelecer as condições de fermentação para a produção de etanol por Scheffersomyces stipitis ATCC 58376 em hidrolisado hemicelulósico de farelo de girassol através de um planejamento fatorial DCCR 23. Sob as condições selecionadas (pH 5,25, 29 ºC e 198 rpm) a concentração final de etanol foi 13,92 g L-1 e o rendimento 0,49 g g-1.

ABSTRACT Sunflower is among the major oil seeds crop grown in the world and the by-products generated during the seeds processing represent an attractive source of lignocellulosic biomass for bioprocesses. The conversion of lignocellulosic fibers into fermentable sugars has been considered as a promising alternative to increase the demand for ethanol. The present study aimed to establish the fermentation conditions for ethanol production by Scheffersomyces stipitis ATCC 58376 in sunflower meal hemicellulosic hydrolysate, through a 23 CCRD (Central Composite Rotational Design) factorial design. Under the selected conditions (pH 5.25, 29 ºC and 198 rpm) the final ethanol concentration was 13.92 g L-1 and the ethanol yield was 0.49 g g-1.

RESUMO O 2-feniletanol (FE) é um álcool aromático com odor característico de rosas, amplamente utilizado na indústria alimentícia para modificar composições de aroma em formulações com frutas, geleias, pudins, gomas de mascar e também na indústria de cosméticos e perfumes. Este composto é encontrado naturalmente, em baixas concentrações, em óleos essenciais de algumas flores e plantas. Uma alternativa à extração de vegetais são os processos biotecnológicos. Neste trabalho, foi avaliada a produção de 2-feniletanol no cultivo de Saccharomyces cerevisiae em água residuária de indústria de fécula de mandioca. O substrato foi suplementado com glicose e L-fenilalanina, a fim de obter as condições de maior geração de 2- -feniletanol e maior eficiência de conversão glicose/2-feniletanol. Foi realizada otimização através de planejamento composto central rotacional e de análise de superfície de resposta. Os cultivos foram mantidos em condições aeróbias, em processo em batelada, em frascos Erlenmeyer com capacidade para 250 mL, contendo 50 mL de meio, em agitador regulado a 150 rpm e 24±1ºC. Os maiores valores de FE foram alcançados com a suplementação de 20,0 g.L-1de glicose e de 5,5 g.L-1 de L-fenilalanina, os quais foram validados experimentalmente, obtendo-se produção de FE de 1,33 g.L-1 e fator de rendimento FE/glicose de 0,070 g.g-1, que equivaleram a 74,3 e 89,7% dos valores de desejabilidade, segundo o modelo validado.

ABSTRACT 2-Phenylethanol (PE) is an aromatic alcohol with a characteristic odor of roses, widely used in food industry to modify certain aroma compositions in formulations with fruit, jam, pudding, and chewing gums, and also in cosmetic and fragrance industry. This compound occurs naturally in low concentrations in some essential oils from flowers and plants. An alternative to plants extraction are biotechnological processes. This study evaluated 2-phenylethanol’s production in cultivation of Saccharomyces cerevisiae in cassava wastewater originated from starch industry. The substrate was supplemented with glucose and L-phenylalanine in order to obtain higher 2-phenylethanol concentrations and better efficiency in glucose/2-phenylethanol conversion. It was performed using Rotatable Center Composite Design and response surface analysis. Cultures were performed under aerobic conditions in a batch system in Erlenmeyer flasks containing 50 mL of medium in shaker at 150 rpm and 24 ± 1 ºC. The highest PE values were obtained with supplementation of 20.0 g.L-1 of glucose and 5.5 g.L-1 of L-phenylalanine, which has been experimentally validated, obtaining a PE production of 1.33 g.L-1 and PE/glucose yield factor of 0.070 g.g-1, equivalent to 74.3 and 89.7% of desirability values according to the validated model.

Este trabalho teve por objetivo avaliar a influência da vazão de ar (0,25; 0,50 e 0,75 L.L-1.min-1) e do tempo de ciclo (10h45; 14h25 e 17h35) no desempenho de um reator em bateladas sequenciais (RBS) em promover a nitrificação e a desnitrificação de água residuária de abatedouro de aves. A operação contemplou as etapas de alimentação, reação aerada e anóxica, sedimentação e descarte. O RBS foi operado em escala de bancada com volume útil de 4 L, mantendo-se 25% do volume do reator como inóculo em cada batelada. Na fase anóxica, a relação C:N foi mantida entre 5 e 6, adicionando-se água residuária do processo de obtenção de fécula de mandioca. Elaborou-se um planejamento fatorial (22) com cinco repetições, no ponto central, para verificar a influência dos fatores, o tempo de ciclo e a vazão de ar, na variável resposta remoção de nitrogênio inorgânico total (N-NH4++N-NO2-+N-NO3-), no processo completo (nitrificação e desnitrificação). A maior remoção de nitrogênio inorgânico total (93,3%) foi observada quando se utilizou vazão de ar de 0,25 L.L-1.min-1 e tempo de ciclo de 14h25. No final do experimento, o lodo do reator foi caracterizado através de hibridização fluorescente in situ (FISH), indicando a presença de bactérias oxidadoras de amônia e de nitrito.

This study aimed to evaluate the influence of airflow (0.25, 0.50 and 0.75 L.L-1.min-1) and cycle time (10.45 h, 14.25 h and 17.35 h) on a sequencing batch reactor (SBR) performance in promoting nitrification and denitrification of poultry slaughterhouse wastewater. The operational stages included feeding, aerobic and anoxic reactions, sedimentation and discharge. SBR was operated in a laboratory scale with a working volume of 4 L, keeping 25% of biomass retained inside the reactor as inoculum for the next batch. In the anoxic stage, C: N ratio was maintained between 5 and 6 by adding cassava starch wastewater. A factorial design (22) with five repetitions was designed at the central point to evaluate the influence of cycle time and airflow on total inorganic nitrogen removal (N-NH4++N-NO2-+N-NO3-) and in the whole process (nitrification and denitrification). The highest total inorganic nitrogen removal (93.3%) was observed for airflow of 0.25 L.L-1.min‑1 and a cycle time of 14.25 h. At the end of the experiment, the sludge inside the reactor was characterized by fluorescent in situ hybridization (FISH), indicating the presence of ammonia and nitrite oxidizing bacteria.

O objetivo deste estudo foi isolar microrganismos produtores de lipase e avaliar a eficiência de remoção de DQO no tratamento de soro de leite sob diferentes condições operacionais. Os microrganismos foram isolados a partir do soro de queijo e de um produto comercial,e foram selecionados os três microrganismos que obtiveram a melhor resposta no teste da atividade lipolítica, através do índice enzimático. Em seguida, inocularam-se os micro-organismos em amostras de soro de queijo esterilizado, para dois valores de pH (6,2 e 7,0), incubaram-se a 35 ºC e 150 rpm em shaker e mensuram-se em dois períodos de tempo (24 e 48 h) a atividade lipásica e a eficiência de remoção de DQO.Após a incubação, observou-se que os tratamentos apresentaram boa eficiência de remoção de DQO para o pré-tratamento,e o microrganismo (S1) isolado a partir do soro de queijo apresentou a maior produção de lipase. Com relação às variáveis pH e tempo, não houve efeito significativo entre os dois fatores avaliados. Entre todos os tratamentos aplicados, T2 (S1, pH 7,0 e 24 h) foi o que obteve maior produção enzimática (4,87 U mL-1).

The aim of this study was to isolate microorganisms that produce lipase and to assess the efficiency of COD removal intreatment of cheese whey under different operating conditions. The microorganisms were isolated from cheese whey and a commercial product; it was selectedthreemicroorganisms that obtained the best response to the lipolytic activity test through the enzyme index. Then, the microorganisms were inoculated in sterilized cheese whey samples, for two pH values (6.2 and 7.0), incubated at 35 °C and 150 rpm in shaker and the lipolityc activity and the efficiency of COD removal were measured in two time periods (24 and 48h). After incubation, it was observed that the treatments showed a good removal efficiency of COD for the pre-treatment and the isolated microorganism (S1) from the cheese whey showed the highest lipase production. Regarding the pH and time variables, there was not significant effect between the two evaluated factors. Among all treatments, T2 (S1, pH 7.0 and 24h) obtained more enzyme production (4.87 U mL-1).

Este trabalho teve por objetivo selecionar cepas de microrganismos com alto potencial de produção de lipase, a fim de remover óleos e graxas, no pré-tratamento da água residuária de purificação do biodiesel. Para tanto, foram feitas análises das características físico-químicas do efluente, e a partir desse resíduo foram isolados e selecionados microrganismos com potencial de produção de lipase. Em seguida, foi feito um ensaio de biodegradação de gordura, nas condições: pH (5,95), temperatura (35 ºC), rotação (180 rpm) e sulfato de amônio como fonte de nitrogênio (3 g L-1), e tendo como variáveis os microrganismos pré-selecionados e o tempo (24; 48; 72; 96 e 120 h). A água residuária de purificação do biodiesel apresentou uma concentração de O de 6,76 g L-1. Das seis culturas microbianas isoladas do tanque de decantação deste efluente, dois microrganismos (A e B) foram selecionados, com índice enzimático de 0,56 e 0,57, respectivamente. O tratamento da água residuária, utilizando o microrganismo isolado Klebsilla oxytoca, obteve uma remoção de O de 80% em 48 h.

The objective this study has been the selection of lipase productor microorganism, for removal of oils and grease, in the pre-treatment of biodiesel wastewater washing. For this, analyses of the physicist-chemistries characteristics had been made with the wastewater of the biodiesel washing, and then it had been isolated and chosen, by means of determinations of the lipase activity. Following, it was made a test of fat biodegradation, in the conditions: pH (5.95), temperature (35 ºC), rotation (180 rpm) and ammonium sulfate as nitrogen source (3 g L-1) and establishing as variable the two microorganism preselected and the time (24; 48; 72; 96 and 120 h). The biodiesel purification wastewater had presented high potential of environmental impact, presenting a concentration of O of 6.76 g L-1. From the six isolated microbiological cultures, two microorganisms (A and B) had been selected, with enzymatic index of 0.56 and 0.57, respectively. The treatment of the wastewater using the isolated microorganism (Klebsiella oxytoca) had 80% of the fatty removal in 48 h.

A associação de bactérias a plantas tem sido estudada como uma possível tecnologia emergente, para fitorremediação de contaminantes, entre eles os herbicidas, que, por sua recalcitrância, ameaçam a qualidade do ambiente. O objetivo deste trabalho foi verificar a tolerância de mucuna-anã (Stizolobium deeringianum Bort) e mucuna-preta (Stizolobium aterrimum Piper & Tracy), inoculadas e não inoculadas com Rhizobium sp., ao herbicida atrazina. Os tratamentos foram: plantas com inoculante + 0,1 g/m², 0,2 g/m² atrazina e sem atrazina (T1, T2 e T3, respectivamente), sem inoculante + 0,1 g/m², 0,2 g/m² atrazina e sem atrazina (T4, T5 e T6, respectivamente). O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, com três repetições. Foram avaliados germinação, sobrevivência, número de nódulos, altura, biomassa verde, biomassa seca da parte aérea, após o crescimento das plantas por 50 dias em casa de vegetação. Nos tratamentos com inoculante, avaliou-se a porcentagem de germinação de plantas bioindicadoras (Bidens pilosa L.). Mucuna-preta e mucuna-anã demonstraram maior tolerância ao herbicida quando associadas ao Rhizobium. Os valores de sobrevivência de mucuna-preta, nas doses 0,1 e 0,2 g/m² de atrazina (T1 e T2), foram de 34 a 24% superiores aos observados nas mesmas doses, mas sem o inoculante (T4 e T5). Para mucuna-anã, T1 e T2 foram de 17 e 8% superiores a T4 e T5, respectivamente. As alturas médias de mucuna-anã em T1, T2 e T3 foram mais elevadas que em T4, T5 e T6, reforçando a importância do simbionte à resistência ao herbicida. Os resultados encontrados para as variáveis altura, biomassa verde e seca para mucuna-preta não apresentaram diferença estatística entre os tratamentos com e sem inoculante, mostrando uma resistência natural à atrazina e a possibilidade de atuar como planta remediadora. A germinação de B. pilosa indica uma possível degradação da atrazina no solo com ambas as espécies de mucunas inoculadas com Rhizobium sp.

The association of bacteria with plants has been studied as a possible emerging technology for phytoremediation of contaminants, including herbicides, which pose as a threatening to environmental quality due to their recalcitrance. The aim of this study was to assess the tolerance of dwarf mucuna (Stizolobium deeringianum Bort) and black mucuna (Stizolobium aterrimum Piper & Tracy) inoculated and uninoculated with Rhizobium to the herbicide atrazine. The treatments were: plants with inoculant + 0.1 g/m², 0.2 g/m² atrazine, and without atrazine (T1, T2 and T3, respectively), plants without inoculant + 0.1 g/m², 0.2 g/m² atrazine and without atrazine (T4, T5 and T6, respectively). The experiment was arranged in a completely randomized design, with three replications. Plants were grown in a greenhouse for 50 days and the variables germination, survival, number of nodules, height, green/dry biomass of the aerial part were evaluated. In the treatments with inoculants, the germination percentage of bioindicator plants (Bidens pilosa L.) was also evaluated. Black mucuna and dwarf mucuna showed greater tolerance to the herbicide when associated with Rhizobium. The survival rates of black mucuna at the doses 0.1 and 0.2 g/m² atrazine (T1 and T2) were 34 and 24% higher than those observed at the same doses, but without the inoculant (T4 and T5). For dwarf mucuna, T1 and T2 were 17 and 8% higher than T4 and T5, respectively. The average heights of dwarf mucuna in T1, T2 and T3 were higher than in T4, T5 and T6, reinforcing the importance of the symbiont to the herbicide resistance. The results found for the variables height, green and dry biomass for black mucuna were not significantly different among the treatments with and without inoculant, showing a natural resistance to atrazine and the possibility of acting as a remediation plant. The germination of B. pilosa indicates a possible degradation of atrazine in the soil by both mucuna species inoculated with Rhizobium sp.

A prática mundial do uso de agroquímicos por períodos extensos, de maneira indiscriminada e abusiva, tem mobilizado as autoridades envolvidas em saúde pública e sustentabilidade de fontes naturais, como uma conseqüência da contaminação ambiental. Agroquímicos referem-se a uma ampla variedade de inseticidas, fungicidas e herbicidas, entre estes a atrazina, um herbicida intensivamente usado em culturas de cana-de-açúcar, milho, sorgo, entre outros. Pesquisadores têm demonstrado que a atrazina tem efeitos tóxicos em algas, plantas aquáticas, insetos aquáticos, peixes e mamíferos. Devido à toxicidade e à persistência da atrazina no ambiente, a busca de linhagens microbianas capazes de degradá-la é fundamental para o desenvolvimento de processos de biorremediação, com uma ferramenta corretiva para solucionar problemas decorridos do uso irracional de agroquímicos. Esta revisão relata os principais aspectos microbianos e pesquisas da degradação da atrazina por espécies microbianas isoladas e consórcio microbiano, bem como avanços no desenvolvimento de técnicas para remoção microbiana da atrazina no ambiente natural.

The world practice of using agrochemicals for long periods, in an indiscriminated and abusive way, has been a concern of the authorities involved in public health and sustainability of the natural resources, as a consequence of environmental contamination. Agrochemicals refer to a broad range of insecticides, fungicides and herbicides, and among them stands out atrazine, a herbicide intensively used in sugarcane, corn and sorghum cultures, among others. Researches have demonstrated that atrazine has toxic effects in algae, aquatic plants, aquatic insects, fishes and mammals. Due to the toxicity and persistence of atrazine in the environment, the search of microbial strains capable of degrading it is fundamental to the development of bioremediation processes, as corrective tools to solve the current problems of the irrational use of agrochemicals. This review relates the main microbial aspects and research on atrazine degradation by isolated microbial species and microbial consortia, as well as approaches on the development of techniques for microbial removal of atrazine in natural environments.

A produção de vanilina a partir de ácido ferúlico foi estudada utilizando-se diferentes linhagens recombinantes de Escherichia coli. Para prevenir a ocorrência de condições de aerobiose e a possível oxidação do produto, os ensaios foram realizados em frascos Erlenmeyer sob agitação moderada (150 rpm). E. coli JM109 (pBBI) mostrou-se o melhor produtor de vanilina entre os demais agentes transformantes, sendo capaz de converter 95% do ácido ferúlico inicial em produto após 1h, rendimento este que decresceu para 72% após 72h, provavelmente devido à atividade de uma oxidase não-específica responsável pela oxidação de vanilina a ácido vanílico.

Vanillin production from ferulate was studied using different recombinant strains of Escherichia coli. To prevent the occurrence of aerobic conditions and then possible product oxidation, tests were performed in Erlenmeyer flasks under mild mixing (150 rpm). Among other transformants, E. coli JM109(pBB1) appeared to be the best vanillin producer, being able to convert no less than 95% of starting ferulate to the product within 1h. This yield decreased down to 72% after 72h, likely because of a non-specific oxidase activity responsible for vanillin oxidation to vanillate.