Sugarcane straw as a feedstock for xylitol production by Candida guilliermondii FTI 20037

Sugarcane straw has become an available lignocellulosic biomass since the progressive introduction of the non-burning harvest in Brazil. Besides keeping this biomass in the field, it can be used as a feedstock in thermochemical or biochemical conversion processes. This makes feasible its incorporation in a biorefinery, whose economic profitability could be supported by integrated production of low-value biofuels and high-value chemicals, e.g., xylitol, which has important industrial and clinical applications. Herein, biotechnological production of xylitol is presented as a possible route for the valorization of sugarcane straw and its incorporation in a biorefinery. Nutritional supplementation of the sugarcane straw hemicellulosic hydrolyzate as a function of initial oxygen availability was studied in batch fermentation of Candida guilliermondii FTI 20037. The nutritional supplementation conditions evaluated were: no supplementation; supplementation with (NH4)2SO4, and full supplementation with (NH4)2SO4, rice bran extract and CaCl2·2H2O. Experiments were performed at pH 5.5, 30 °C, 200 rpm, for 48 h in 125 mL Erlenmeyer flasks containing either 25 or 50 mL of medium in order to vary initial oxygen availability. Without supplementation, complete consumption of glucose and partial consumption of xylose were observed. In this condition the maximum xylitol yield (0.67 g g-1) was obtained under reduced initial oxygen availability. Nutritional supplementation increased xylose consumption and xylitol production by up to 200% and 240%, respectively. The maximum xylitol volumetric productivity (0.34 g L-1 h-1) was reached at full supplementation and increased initial oxygen availability. The results demonstrated a combined effect of nutritional supplementation and initial oxygen availability on xylitol production from sugarcane straw hemicellulosic hydrolyzate.(AU)

ESTRUTURA TRÓFICA DA ICTIOFAUNA ESTUARINA E MARINHA DO COMPLEXO ITAPISSUMA/ITAMARACÁ, NORTE DE PERNAMBUCO, BRASIL

O sistema de bioflocos tem apresentado avanços em relação a aquicultura tradicional, principalmente, devido à redução na quantidade de água necessária para o cultivo e produção de alimento suplementar rico em proteína, porém deficiente em relação à disponibilidade de lipídeos. Portanto, a adição de outros microrganismos, como a microalga Chlorella vulgaris, que é constituída principalmente por lipídeos, proteína e carboidratos, pode ser uma alternativa para melhorar a qualidade nutricional desta suplementação. Sendo assim, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho da tilápia do Nilo, cultivada em bioflocos, na fase de alevinagem, utilizando diferentes densidades de inoculação de C. vulgaris. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, envolvendo o cultivo em bioflocos (C:N 6:1) e quatro densidades de C. vulgaris (0; 2,5; 5 e 10x104cel/mL), com quatro repetições. O trabalho teve duração de 63 dias, sendo realizado em caixas de polipropileno (40L de volume útil), com densidade de estocagem de 250 alevinos/m³ e peso médio inicial de 1,86±0,08g. A temperatura, pH e oxigênio dissolvido, assim como nitrogênio da amônia total e nitrogênio do nitrito não apresentaram diferença significativa entre os tratamentos (P>0,05), estando dentro da faixa de conforto para o cultivo da espécie. As variáveis de desempenho zootécnico não foram influenciadas pelas diferentes densidades de inoculação da microalga (P>0,05). Os animais apresentaram peso médio final de aproximadamente 21g entre os tratamentos e taxas de sobrevivências superiores a 80%, portanto para estas densidades de inoculação da microalga, em frequência semanal, não houve influência no crescimento dos alevinos (P>0,05). A avaliação do bem-estar animal foi realizada mediante a contagem dos eritrócitos e determinação do volume globular e volume corpuscular médio (VCM), sendo encontradas diferenças significativas entre os tratamentos estudados para os resultados da contagem de eritrócitos e VCM (P>0,05). Os resultados encontrados demonstraram que o tratamento com inoculação da microalga a uma densidade de 10x104cel/mL apresentaram-se dentro do padrão estabelecido como saudável, entretanto os demais tratamentos apresentaram-se fora destes níveis. Então, com a inoculação da microalga em maior densidade, apesar de não ter alterado o desempenho zootécnico, os indivíduos apresentaram condição mais saudável.

The biofloc system has shown advances regarding to traditional aquaculture, mainly due to the reduction in the volume of water required for the cultivation and production of supplemental food rich in protein, but deficient in relation to the availability of lipids. Therefore, the addition of other microorganisms, such as the microalgae Chlorella vulgaris, which consists mainly of lipids, protein and carbohydrates, may be an alternative to improve the nutritional quality of this supplementation. The objective of this work was to evaluate the performance of Nile tilapia, cultivated in bioflocs, during the rearing phase, using different inoculation densities of C. vulgaris. The experimental design was completely randomized, involving the cultivation in bioflocs (C: N 6: 1) and four densities of C. vulgaris (0; 2,5; 5 and 10x104cel / mL), with four replications. The work had a duration of 63 days and was carried out in polypropylene boxes (40L of useful volume), with storage density of 250 fingerlings / m³ and initial weight of 1.86 ± 0.08g. The temperature, pH and dissolved oxygen, as well as nitrogen of total ammonia and nitrogen of the nitrite did not show a significant difference between the treatments (P> 0.05), being within the comfort range for the cultivation of the species. The variables of zootechnical performance were not influenced by the different inoculation densities of the microalgae (P> 0.05). The animals had a mean final weight of approximately 21g between treatments and survival rates higher than 80%. Therefore, for these microalgae inoculation densities, at weekly frequency, there was no influence on the growth of the fingerlings (P> 0.05). The evaluation of animal welfare was performed by counting the erythrocytes and determining the globular volume and mean corpuscular volume (MCV). Significant differences were found between the treatments studied for the erythrocyte count and MCV (P> 0.05 ). The results showed that the treatment with inoculation of the microalgae at a density of 10x104cel / mL were within the standard established as healthy, however the other treatments were out of these levels. Therefore, with the inoculation of the microalgae in higher density, although it did not alter the zootechnical performance, the individuals had a healthier condition.

Biorremediação durante a alevinocultura de tilápia do Nilo em sistema estático

A disponibilidade dos recursos hídricos e o aumento dos valores das terras têm incentivado a produção aquícola em sistemas intensivos. A acumulação de resíduos alimentares, matéria orgânica e nitrogênio orgânico tornam-se características intrínsecas nas aquiculturas intensivas. Os compostos nitrogenados podem comprometer a produtividade, e o uso de microrganismos biorremediadores tem sido utilizado para manter a qualidade de água. O objetivo do trabalho foi avaliar o efeito do biorremediador comercial (Bac Trat® P) sobre a qualidade de água, o desempenho produtivo e a composição centesimal de alevinos de tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) cultivados em sistema estático. Foram utilizados 1000 alevinos de tilápia distribuídos em vinte unidades experimentais. Considerou-se como unidade experimental tanques de polietileno com 180 L de volume útil, contendo 50 alevinos com peso inicial médio de 1,25 ± 0,17g. O ensaio foi composto pela aplicação semanal de 10,8 mg do biorremediador comercial Bac Trat® P diluído na água do cultivo e um controle sem aplicação, com doze e oito repetições respectivamente, ao longo de 35 dias. Não houve efeito (P>0,05) da aplicação do biorremediador sobre a qualidade de água. Os parâmetros nitrogênio amoniacal total (NAT), nitrito, nitrato, demanda química de oxigênio (DQO), demanda bioquímica de oxigênio (DBO), alcalinidade e dureza total da água foram influenciados (P<0,05) temporalmente. Não houve influência do produto no desempenho dos alevinos de tilápia, exceto para o fator de condição que apresentou maior valor com a utilização do biorremediador. A composição centesimal das carcaças dos alevinos não sofreu efeito da biorremediação (P>0,05). A biorremediação por meio da utilização de microrganismos benéficos diluídos na água de cultivo de tilápia do Nilo não influenciou negativamente o desempenho dos alevinos, entretanto não foi suficiente para melhorar a qualidade de água durante o cultivo.

The availability of water resources and increased land values have encouraged intensive aquaculture. The accumulation of feed waste, organic matter and organic nitrogen become intrinsic characteristics in this system. Nitrogen compounds may reduce productivity, and bioremediation microorganisms have been used to maintain water quality. The goal of this study was to evaluate the effect of the commercial bioremediator (Bac Trat® P) on the water quality, the productive performance and the proximate composition of Nile tilapia fingerlings (Oreochromis niloticus). A total of 1,000 tilapia fingerlings was distributed in twenty experimental units. Polyethylene tanks with 180 L useful volume, containing 50 fingerlings with mean initial weight of 1.25 ± 0.17 g were considered as experimental unit. The trial consisted of weekly application of 10.8 mg Bac Trat® P diluted in the rearing water and one control without application, with twelve and eight replications, respectively, over 35 days. There was no effect (P>0.05) of the bioremediator on water quality. The parameters total ammonia nitrogen (NAT), nitrite, nitrate, chemical oxygen demand (DQO), biochemical oxygen demand (DBO), alkalinity and total hardness of water were affected over time (P<0.05). There was no influence of the product on the performance of tilapia fingerlings, except for the condition factor that presented the highest value with the use of the bioremediator. The proximate composition of the fish carcass was similar between treatments (P>0.05). Bioremediation through the use of beneficial microorganisms diluted in Nile tilapia culture water did not negatively influence the performance of fingerlings, however it was not enough to improve water quality during the culture. Keywords: . . .

Effect of nitrogen availability on the oxygen consumption during mineralization of Scirpus cubensis from Infernão Lagoon (São Paulo-Brazil) - DOI: 10.4025/actascibiolsci.v29i2.524 / Efeito da disponibilidade de nitrogênio no consumo de oxigênio durante a mineralização de Scirpus cubensis da Lagoa do Infernão (São Paulo, Brasil) - DOI: 10.4025/actascibiolsci.v29i2.524

This study evaluated the influence of nitrogen additions in the oxygen uptake during decomposition of Scirpus cubensis, through laboratory assays. The dissolved oxygen, pH, electrical conductivity (EC) and water temperature were measured. The results showed an initial acidification that decreased gradually, indicating great release of reduced organic matter and subsequent CO2 formation. The decomposition chambers with greater nitrate concentrations exhibited higher pH mean values. The temporal variation of EC showed a small increase and an abrupt increase with increasing nitrate concentrations. The maximum oxygen uptake increased up to 6.37 mg L-1 of nitrate, then decreased. The deoxygenation rate showed an opposite trend from that observed for the oxygen uptake. The coefficients and maximum oxygen consumption related to the particulate detritus mineralization tended to increase with increasing nitrate concentration. The increase in nitrate levels affected the decomposition of each organic matter fraction in different ways, with the particulate organic matter being more easily degraded in richer nitrate concentrations than the dissolved organic matter.

Neste estudo, avaliou-se a influência de adições de nitrogênio no consumo de oxigênio durante a decomposição de Scirpus cubensis, por meio de ensaios de laboratório. Foram determinados: as concentrações de oxigênio dissolvido, o pH, a condutividade elétrica e a temperatura da água. Os resultados mostraram acidificação inicial que diminuíram gradualmente, indicando grande liberação de matéria orgânica reduzida e formação subseqüente de CO2. As câmaras de decomposição com maiores concentrações de nitrato apresentaram valores de pH mais alto. A condutividade elétrica mostrou pequeno incremento com o passar do tempo e aumento abrupto com a intensificação das concentrações de nitrato. O consumo de oxigênio máximo global aumentou até a concentração de nitrato de 6,37 mg L-1, depois decresceu. Os coeficientes globais de consumo de oxigênio apresentaram uma tendência oposta às quantidades máximas de oxigênio consumido. Os coeficientes de consumo de oxigênio, relacionados com a mineralização das frações particuladas, tenderam a aumentar com a elevação da concentração de nitrato. O aumento do nível de nitrato afetou diferentemente a decomposição das frações da matéria orgânica; a matéria orgânica particulada foi mais facilmente degradada do que a dissolvida em presença de maiores concentrações de nitrato.

Effect of nitrogen availability on the oxygen consumption during mineralization of Scirpus cubensis from Infernão Lagoon (São Paulo-Brazil) - DOI: 10.4025/actascibiolsci.v29i2.524 / Efeito da disponibilidade de nitrogênio no consumo de oxigênio durante a mineralização de Scirpus cubensis da Lagoa do Infernão (São Paulo, Brasil) - DOI: 10.4025/actascibiolsci.v29i2.524

This study evaluated the influence of nitrogen additions in the oxygen uptake during decomposition of Scirpus cubensis, through laboratory assays. The dissolved oxygen, pH, electrical conductivity (EC) and water temperature were measured. The results showed an initial acidification that decreased gradually, indicating great release of reduced organic matter and subsequent CO2 formation. The decomposition chambers with greater nitrate concentrations exhibited higher pH mean values. The temporal variation of EC showed a small increase and an abrupt increase with increasing nitrate concentrations. The maximum oxygen uptake increased up to 6.37 mg L-1 of nitrate, then decreased. The deoxygenation rate showed an opposite trend from that observed for the oxygen uptake. The coefficients and maximum oxygen consumption related to the particulate detritus mineralization tended to increase with increasing nitrate concentration. The increase in nitrate levels affected the decomposition of each organic matter fraction in different ways, with the particulate organic matter being more easily degraded in richer nitrate concentrations than the dissolved organic matter.

Neste estudo, avaliou-se a influência de adições de nitrogênio no consumo de oxigênio durante a decomposição de Scirpus cubensis, por meio de ensaios de laboratório. Foram determinados: as concentrações de oxigênio dissolvido, o pH, a condutividade elétrica e a temperatura da água. Os resultados mostraram acidificação inicial que diminuíram gradualmente, indicando grande liberação de matéria orgânica reduzida e formação subseqüente de CO2. As câmaras de decomposição com maiores concentrações de nitrato apresentaram valores de pH mais alto. A condutividade elétrica mostrou pequeno incremento com o passar do tempo e aumento abrupto com a intensificação das concentrações de nitrato. O consumo de oxigênio máximo global aumentou até a concentração de nitrato de 6,37 mg L-1, depois decresceu. Os coeficientes globais de consumo de oxigênio apresentaram uma tendência oposta às quantidades máximas de oxigênio consumido. Os coeficientes de consumo de oxigênio, relacionados com a mineralização das frações particuladas, tenderam a aumentar com a elevação da concentração de nitrato. O aumento do nível de nitrato afetou diferentemente a decomposição das frações da matéria orgânica; a matéria orgânica particulada foi mais facilmente degradada do que a dissolvida em presença de maiores concentrações de nitrato.