Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Química y Biotecnología / Los procesos biotecnológicos industriales utilizan diversas azúcares simples como fuente de carbono y energía para sus procesos. La mayor parte de estas provienen desde fuentes agrícolas, lo que conlleva a un impacto ambiental negativo en cuanto al: uso de suelos arables/deforestación, agua dulce, agroquímicos y sus respectivos impactos derivados. El alginato, obtenido desde maroalgas, se presenta como una interesante alternativa por cuanto su producción evita la mayor parte de estos impactos negativos. Sin embargo, la utilización directa de alginato como fuente de carbono por parte de la mayor parte de los microorganismos de uso industrial se ve imposibilitada por cuanto estos prescinden de la ruta metabólica necesaria para su degradación e incorporación al metabolismo central. El presente trabajo propone un proceso biotecnológico capaz de realizar la bio-conversión de alginato a ácido pirúvico y gliceraldehído, productos que pueden ser utilizados directamente como fuente de carbono por diversos microorganismos en reemplazo de las fuentes comunes. La ruta de conversión consiste en cuatro enzimas de proceso: una endo-alginato liasa (ALY), una exo-alginato liasa (OAL), una aldosa reductasa (DEHR) y una glucanato aldolasa (KDGA). Estas cuatro enzimas fueron obtenidas desde diversos recursos genéticos y expresadas en forma soluble intracelular. La actividad específica sobre su respectivo sustrato fue demostrada para estas enzimas, a excepción de DEHR para la que no se cuenta con un método de determinación de actividad. La proteína del antígeno 43 (Ag43) es un autotransportador nativo de Escherichia coli. Ag43 produce la exposición de un dominio de la proteína (PD) sobre la membrana celular externa, pero anclada a la célula mediante un dominio de translocación (TU). Mediante herramientas de ingeniería genética es posible intercambiar el PD por diversas proteínas, entre ellas enzimas, dando lugar a los denominados catalizadores de célula completa. Con el fin de evitar la necesidad de transporte de sustratos y productos a través de la membrana celular, para impedir que el ácido pirúvico producido sea consumido y para permitir la recuperación del poder enzimático, se propone que las cuatro enzimas de proceso (ALY, OAL, DEHR, KDGA) sean fusionadas a Ag43 en reemplazo de PD. Para validar el funcionamiento de este sistema de inmovilización basado en Ag43, una proteína fluorescente (EGFP) fue intercambiada por el dominio PD. Con la utilización de tripsina para la liberación de la proteína fluorescente acoplada a Ag43, se pudo demostrar que el sistema basado en Ag43 permite exponer en forma correcta las proteínas en la membrana celular externa. Todas las enzimas de proceso fusionadas a Ag43 fueron expresadas correctamente, sin embargo, para ninguna de ellas se pudo demostrar actividad específica sobre su respectivo sustrato. Todos los ensambles genéticos desarrollados en este trabajo se realizaron mediante Gibson Asembly. Un programa computacional para el diseño específico de partidores para esta técnica fue desarrollado.

SOUSA, Alessandra de Paula Alves. Potencial antitumoral de alginatos isolados da alga marinha marrom sargassum vulgare c. agardh (1820). 2006. 137 f. Dissertação (Mestrado em Farmacologia) - Universidade Federal do Ceará. Faculdade de Medicina, Fortaleza, 2006. / Submitted by denise santos (denise.santos@ufc.br) on 2012-03-05T11:55:40Z No. of bitstreams: 1 2006_dis_apasousa.pdf: 4188975 bytes, checksum: cc14d09336b8a5199b6c60685f7524bc (MD5) / Approved for entry into archive by Eliene Nascimento(elienegvn@hotmail.com) on 2012-03-05T12:57:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_dis_apasousa.pdf: 4188975 bytes, checksum: cc14d09336b8a5199b6c60685f7524bc (MD5) / Made available in DSpace on 2012-03-05T12:57:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_dis_apasousa.pdf: 4188975 bytes, checksum: cc14d09336b8a5199b6c60685f7524bc (MD5) Previous issue date: 2006 / Alginates are natural polysaccharides composed of linear polymers of 1-4 linked beta-D- mannuronic and alfa-L-guluronic acid residues in widely varying composition and sequential arrangements. The purpose of this study was to evaluate the anti cancer potential of two alginates –V (low viscosity) and +V (high viscosity), isolated from the seaweed Sargassum vulgare. Alginates were tested for cytotoxicity using the brine shrimp lethality assay, sea urchin development assay, hemolysis assay and MTT assay using HL-60, MCF-7, CEM, HCT-8 and B16 tumor cell lines. None of the compounds tested showed in vitro toxicity. On the other hand, alginates showed antitumor activity in vivo against Sarcoma 180 cells transplanted in mice. Both alginates inhibited the growth of solid tumor in mice implanted with 5 x 105 tumor cells after both oral and intraperitoneal administration at 50 and 100 mg/m2, as well as 25 mg/m2 after oral administration. Alginate +V presented higher inhibition effects after oral administration. The association of alginate +V (25 mg/m2) with 5-FU (15 mg/m2) showed an increasing activity against tumor compared to +V individually. Alginates antitumor activity at 50 and 100 mg/m2 was related to the tumor proliferation rate inhibition, as observed by reduction of Ki-67 staining in tumor of the treated-animals. The histopathological analysis revealed that both alginates administrated at 50 and 100 mg/m2 presented hepatotoxicity and nefrotoxicity, being -V was more toxic than +V. The kidney perfusion assay demonstrated that –V was more toxic than +V, corroborating date from histopathological analysis. The histopathological analysis of spleen showed that both alginates cause the enlargement of the white pulp of treated animals, suggesting that the observed antitumor activity could be related to alginates immunomodulatory properties. In fact, the alginates treatment (25 mg/m2) prevents the reduction number of leukocytes and lymphocytes, induced by 5-FU treatment as observed from the hematological analysis. / Alginato é um biopolímero natural, constituído por ligações lineares (1-4) de β-D-ácido manurônico e α-L-ácido gulurônico arranjados em seqüências e proporções não regulares ao longo da cadeia. Este trabalho visou estudar o potencial antitumoral de dois alginatos com diferentes viscosidades isolados da alga marinha Sargassum vulgare, denominados de –V (menos viscoso) e +V (mais viscoso). Os ensaios atividade antimitótica no desenvolvimento do ouriço-do-mar, atividade antiproliferativa nas linhagens tumorais HCT-8, MCF-7, HL-60, CEM e B-16, atividade hemolítica e toxicidade em Artemia sp, mostraram que ambos os alginatos não possuem toxicidade in vitro. No entanto, os alginatos –V e +V apresentaram atividade antitumoral in vivo no modelo experimental do Sarcoma 180. Ambos os alginatos administrados por via oral e intraperitoneal nas concentrações de 50 e 100 mg/m2, bem como na concentração de 25 mg/m2 por via oral inibiram o crescimento do tumor sólido em camundongos transplantados com 5 x 105 células tumorais. O alginato +V administrado por via oral apresentou um maior efeito inibitório. O tratamento do alginato +V por via oral (25 mg/m2) associado ao 5-FU (15 mg/m2) promoveu um aumento da resposta contra o tumor quando comparado ao tratamento com o alginato +V isoladamente. A inibição da proliferação das células tumorais, determinada por imunohistoquímica com o Ki-67, foi observada em ambos os tratamentos por via oral e intraperitoneal com os alginatos –V e +V nas concentrações de 50 e 100 mg/m2. As análises histopatológicas revelaram que os alginatos –V e +V administrados nas concentrações de 50 e 100 mg/m2 por via oral e intraperitoneal possuem toxicidade hepática e renal, no entanto, o alginato –V apresentou maior toxicidade que o alginato +V. O estudo da nefrotoxicidade avaliada no sistema de perfusão renal demonstrou que o alginato –V também apresenta um maior efeito que o alginato +V. A análise histopatólogica do baço revelou que ambos os alginatos levam a uma hiperplasia da polpa branca nos animais tratados, o que sugere que a atividade antitumoral esteja relacionada às propriedades imunomoduladoras desses compostos. De acordo com a análise hematológica, os animais tratados com o 5-Fu (15 mg/m2) apresentaram leucopenia e linfocitopenia, sendo este quadro revertido com o tratamento associado com os alginatos –V e +V (25 mg/m2).

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Química y Biotecnología / Los procesos biotecnológicos industriales utilizan diversas azúcares simples como fuente de carbono y energía para sus procesos. La mayor parte de estas provienen desde fuentes agrícolas, lo que conlleva a un impacto ambiental negativo en cuanto al: uso de suelos arables/deforestación, agua dulce, agroquímicos y sus respectivos impactos derivados. El alginato, obtenido desde maroalgas, se presenta como una interesante alternativa por cuanto su producción evita la mayor parte de estos impactos negativos. Sin embargo, la utilización directa de alginato como fuente de carbono por parte de la mayor parte de los microorganismos de uso industrial se ve imposibilitada por cuanto estos prescinden de la ruta metabólica necesaria para su degradación e incorporación al metabolismo central. El presente trabajo propone un proceso biotecnológico capaz de realizar la bio-conversión de alginato a ácido pirúvico y gliceraldehído, productos que pueden ser utilizados directamente como fuente de carbono por diversos microorganismos en reemplazo de las fuentes comunes. La ruta de conversión consiste en cuatro enzimas de proceso: una endo-alginato liasa (ALY), una exo-alginato liasa (OAL), una aldosa reductasa (DEHR) y una glucanato aldolasa (KDGA). Estas cuatro enzimas fueron obtenidas desde diversos recursos genéticos y expresadas en forma soluble intracelular. La actividad específica sobre su respectivo sustrato fue demostrada para estas enzimas, a excepción de DEHR para la que no se cuenta con un método de determinación de actividad. La proteína del antígeno 43 (Ag43) es un autotransportador nativo de Escherichia coli. Ag43 produce la exposición de un dominio de la proteína (PD) sobre la membrana celular externa, pero anclada a la célula mediante un dominio de translocación (TU). Mediante herramientas de ingeniería genética es posible intercambiar el PD por diversas proteínas, entre ellas enzimas, dando lugar a los denominados catalizadores de célula completa. Con el fin de evitar la necesidad de transporte de sustratos y productos a través de la membrana celular, para impedir que el ácido pirúvico producido sea consumido y para permitir la recuperación del poder enzimático, se propone que las cuatro enzimas de proceso (ALY, OAL, DEHR, KDGA) sean fusionadas a Ag43 en reemplazo de PD. Para validar el funcionamiento de este sistema de inmovilización basado en Ag43, una proteína fluorescente (EGFP) fue intercambiada por el dominio PD. Con la utilización de tripsina para la liberación de la proteína fluorescente acoplada a Ag43, se pudo demostrar que el sistema basado en Ag43 permite exponer en forma correcta las proteínas en la membrana celular externa. Todas las enzimas de proceso fusionadas a Ag43 fueron expresadas correctamente, sin embargo, para ninguna de ellas se pudo demostrar actividad específica sobre su respectivo sustrato. Todos los ensambles genéticos desarrollados en este trabajo se realizaron mediante Gibson Asembly. Un programa computacional para el diseño específico de partidores para esta técnica fue desarrollado.

Orientador: Ranulfo Monte Alegre / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-23T01:27:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Muller_JoseMiguel_D.pdf: 4084137 bytes, checksum: be09b9ebdc54fe36b179db8a3d185fd8 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: O alginato é um biopolímero que encontra aplicação em alimentos, como espessante ou estabilizante, na indústria têxtil e na área médica e farmacêutica. Todas as suas aplicações podem ser supridas pelo alginato produzido por microrganismos. Atualmente todo o alginato consumido no mundo é extraído de algas marinhas e sua crescente exploração coloca em risco o ecossistema marinho. O interesse de diversos grupos de pesquisa na produção deste biopolímero indica que será provavelmente uma das próximas gomas de origem microbiana a ser comercializada. Os aspectos estudados neste trabalho estão relacionados com a otimização da produção de alginato por Pseudomonas mendocina. Os experimentos foram ajustados às técnicas de planejamento experimental, envolvendo planos fatoriais e metodologia de superfície de resposta. Mereceram uma atenção mais detalhada o estudo da composição do meio de cultura para a produção de células e de biopolímero, a configuração do equipamento de fermentação e as condições de cultivo. Foram feitas medidas reológicas do meio de cultura e o biopolímero produzido foi caracterizado por espectroscopia de infravermelho e identificado como alginato parcialmente acetilado. A taxa de bioconversão de substrato em produto alcançou 61% nos experimentos de otimização do meio de cultura em frascos agitados. A composição do meio de cultura para produção de alginato nas condições otimizadas em frascos agitados foi (g/L): glicose (20,0), (NH4)2SO4 (0, 7), ácido cítrico (0,4), extrato de levedura (0,05), CaCl2 (0,15), MgCl2.6H2O (0,1), MnSO4.4H2O (0,86X10-3), ZnSO4.7H2O (0,2X10-3), CoS04.7H2O (0,28X10-3), CuSO4.5H2O (0,25X10-3), FeSO4.7H2O (3,6X10-3) e enzima proteolítica (0,1). Observou-se também que o meio de cultura apresentou características viscoelásticas. Devido a estas características reológicas do meio de cultura, foi necessário um estudo envolvendo a configuração do fermentador. Os melhores resultados foram obtidos utilizando-se um tubo de circulação e um agitador em parafuso. Nos experimentos realizados neste fermentador com o meio previamente otimizado, foram investigados os efeitos da agitação, da temperatura e aeração. As variáveis que mais influenciaram a produção do biopolímero foram a agitação e a temperatura. Um estudo mais detalhado, utilizando metodologia de superfície de resposta, foi realizado para temperaturas no intervalo de 25 a 31°C e agitação no intervalo de 500 a 620 rpm. Nas condições otimizadas, temperatura de 29,3 °C e agitação de 542 rpm, foram obtidos 8,95 g/l de alginato após 22 horas de fermentação, correspondendo a uma taxa de bioconversão de 44,75 %. Os resultados obtidos são de grande utilidade para futuros estudos que tenham por objetivo a produção industrial de alginato / Abstract: Alginate is a biopolymer used in food, as emulsifier and stabilizant, in textil industry and in the medical as well as pharmaceutical areas. Alginate applications can be replaced by alginate produced by microorganisms. Currently all alginate consumed over the world is extracted from marine algae. The increase of exploration jeopardizes the marine ecosystem. The interest of various research groups in the production of these biopolymer indicates that this will probably be the microbial gum to be commercialized in the near future. The aspects studied in the present work are related to the optimization of alginate production by Pseudomonas mendocina. The experiments were achieved with statistic methods of factorial planning and response surface methodology. Medium composition for cell and biopolymer production, equipment design and fermentation conditions earned more detailed attention. Rheological measurements of the culture medium were made and the sintetized biopolymer was characterized by infrared spectroscopy and identified as a partially acetylated alginate. Bioconversion rate of substrate to product reached 61 % in shake flasks experiments. The culture medium composition for alginate production in the optimized condictions in shaken flasks was (g/l): glucose (20,0), (NH4)2SO4 (0, 7), citric acid (0,4), yeast extract (0,05), CaCl2 (0,15), MgCl2.6H2O (0,1), MnSO4.4H2O (0,86X10-3), ZnSO4.7H2O (0,2X10-3), CoS04.7H2O (0,28X10-3), CuSO4.5H2O (0,25X10-3), FeSO4.7H2O (3,6X10-3) and proteolitic enzyme (0,1). The culture medium showed viscoelastic characteristics. Due to this characteristic of the culture medium, a study about fermentor design was made. Ideal configuration showed a mixer screw with draft tube. In the experiments achieved in this fermentor with previously optimized medium, the effects of agitation, temperature and aeration were investigated. Agitation and temperature showed the most important effects. A more detailed study with response surface methodology was done for temperature in the range of 25 to 31°C and agitation in the range of 500 to 620 rpm. In optimized conditions, temperature of 29,3 °C and agitation of 542 rpm, 8,95 g/l of alginate, equivalent to a bioconversion rate of 44,75 %, were obtained after 22 hours of fermentation. These results are of great utility for further studies which might be directed to industrial production of microbial alginate / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Carlos Raimundo Ferreira Grosso / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-28T00:29:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Trindade_CarmenSilviaFavaro_D.pdf: 21950196 bytes, checksum: 59b1fcb3173f7e5c09c1d7c524965342 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Esse trabalho visou a encapsulação de Lactobacillus acidophilus e Bifidobacterium lactis e a avaliação "in vitro" da tolerância desses microrganismos livres e encapsulados quando inoculados em soluções biliares e de pHs ácidos, ou seja, em condições semelhantes às encontradas no intestino e no estômago humano, respectivamente. Além disso, foi determinada a estabilidade de B. lactis livres e encapsulados, incorporados em iogurte que foi mantido sob refrigeração, durante 28 dias. Para tanto, foram utilizados como agentes encapsulantes os polímeros entéricos aceto fitalato de celulose e alginato e os métodos de microencapsulação por spray drying e de imobilização por extrusão, respectivamente. Lactobacillus acidophilus e Bifidobacterium lactis foram extremamente resistentes às soluções biliares, tanto livres, quanto encapsulados. Apresentaram boa resistência quando inoculados em soluções de pH 2. Entretanto, nas soluções de pH 1, as populações das células livres e imobilizadas em alginato foram dizimadas, enquanto as células microencapsuladas em aceto fitalato de celulose apresentaram uma maior resistência. B. lactis não apresentaram uma boa viabilidade em iogurte, em nenhuma das condições testadas. Foi possível encapsular Lactobacillus acidophilus e Bifidobacterium lactis pelos métodos de extrusão e por spray drying mantendo um número elevado de células viáveis. A imobilização em alginato de sódio não foi eficaz na proteção às células de Lactobacillus acidophilus e Bifidobacterium lactis e a microencapsulação em aceto fitalato de celulose foi efetiva na proteção dos mesmos inoculados em soluções ácidas, embora não tenha sido eficiente quando B. lactis microencapsulado foi inoculado em iogurte. / Abstract: This study aimed at encapsulating Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium lactis and at carrying out an "in vitro" studyof the tolerance of these microorganisms, both free and encapsulated, when inoculated into bile solutions and acid pH solutions, that is, into conditions similar to those encountered in the human intestine and stomach respectively. In addition, the stability of free and encapsulated B. lactis was determined, when inoculated into yoghurt and stored under refrigeration for 28 days. The encapsulating agents used for this purpose were the enteric polymers cellulose acetate phthalate and alginate, and the methods of microencapsulation were spray drying and immobilisation by extrusion, respectively. Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium lactis were extremely resistant to bile solutions, both in the free forms and encapsulated. They also presented good resistance when inoculated into solutions at pH 2.0. However at pH 1.0, both the free cells and those encapsulated in alginate were destroyed, whilst those encapsulated in cellulose acetate phthalate showed greater resistance. B. lactis showed poor viability in yoghurt, under ali conditions tested. It was possible to encapsulate Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium lactis by both the methods of extrusion and by spray drying, retaining an elevated number of viable cells. Immobilisation in sodium alginate was not efficient in protecting cells of Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium lactis, and microencapsulation was efficient in protecting these same organisms when inoculated into acid solutions, although it was not efficient when microencapsulated B. lactis was incorporated into yoghurt. / Doutorado / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Tesis para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Química / Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Químico / El arsénico (As) es un elemento traza abundante en ciertos lugares del mundo, en particular en las zonas cercanas a la Cordillera de los Andes como lo es el norte de Chile, donde la disolución del As se ve favorecida debido a las condiciones ambientales en este entorno volcánico. El arsénico presente en aguas subterráneas se mezcla con la alimentación de acuíferos a través del hielo derretido proveniente de los Andes, la cual es utilizada directamente como suministro de agua. Se estima que 1.8 de millones de personas en Chile están actualmente viviendo en áreas endémicas de arsénico, muchas de las cuales viven en zonas rurales, sin plantas de tratamiento de agua, por lo que el agua contaminada es ingerida regularmente. El objetivo principal de este trabajo consistió en estudiar el comportamiento del compósito Zeolita/nZVI (nanopartículas de hierro cero valente, por sus siglas en inglés) encapsulado por esferas de Alginato en sistemas batch y de columna continua en la remoción de arsenato en solución acuosa, para su aplicación como material para el diseño de un filtro de bajo costo. Se logró sintetizar de forma exitosa este material, el cual mostró una mayor velocidad y capacidad de sorción de arsenato (80,00 mg·g-1) que el material Z50 prístino (67,64 mg·g-1), posiblemente por el efecto de la matriz de Alginato en la estabilización del material Z50 y a la interacción entre el Alginato y arsenato. Por su parte, se comprobó que el Alginato cumple un rol importante en la cinética de sorción del As(V), aumentando el tiempo necesario para llegar al equilibrio debido a que el analito debe atravesar una nueva barrera difusiva proveniente de la estructura porosa del Alginato. Se estableció que la modificación en la síntesis del material de variables como catión gelificante, tiempo de gelificación, diámetro de las esferas y carga de Z50 en las esferas, son críticas en el proceso de sorción de arsenato. En particular, se concluyó que los valores óptimos para dichas variables fueron el uso de ZnCl2 como solución gelificante, un tiempo de residencia en la solución gelificante de 3 horas, una relación másica de Z50/Na-Alginato de 2:1 y un diámetro promedio de las esferas de 2,0 ± 0,3 milímetros. Finalmente, se verificó que el material Zn-Alg/Z50, cuyas variables de síntesis corresponden a las variables óptimas obtenidas, es capaz de remover arsenato tanto en sistemas batch como de columna continuos. En particular, se concluyó que la respuesta del material en un sistema de columna continuo indica la existencia de múltiples zonas de equilibrio, posiblemente debido a cambios en las etapas que limitan los procesos de transferencia de masa y difusión en el material. Estos resultados podrían tener un alto interés en la aplicación del material Zn-Alg/Z50 en sistemas ambientales de remoción continua de arsenato, como lo son las Barreras Reactivas Permeables, columnas industriales de tratamiento de agua y filtros de uso doméstico, no solo por sus mayores capacidades y velocidad de sorción, sino que también por la reducción de costos asociada a la síntesis del material. / FONDEF N° 17I10302 y CEDENNA FB0807

Orientadora: Ivanise Guilherme Branco / Banca: Cassia Roberta Malacrida Mayer / Banca: Izabel Cristina Freitas Moraes / Resumo: As algas marinhas pardas são as principais fontes de alginato de sódio utilizados na indústria alimentícia. O Brasil não possui o processamento de alginato, sendo assim dependente de produtos importados para suprir a demanda. A macroalga Sargassum sp. é comumente encontrada nas regiões costeiras do litoral de São Paulo, a extração de alginato dessa alga possibilitaria autonomia brasileira na produção de alginato de sódio. O meio ambiente e as condições climáticas em que as algas marinhas vivem influencia no rendimento de alginato, na massa molecular e na capacidade antioxidante. No primeiro capítulo foi realizado a otimização da extração de alginato de sódio por delineamento Box-Behnken e também o estudo da influência dos parâmetros de pH, temperatura e tempo de extração sobre o rendimento, viscosidade intrínseca e massa molecular. O pH influencia no rendimento, viscosidade intrínseca e massa molecular, enquanto que o tempo apresentou baixo efeito sobre o rendimento e a temperatura não influenciou nas respostas avaliadas. Os resultados da otimização mostraram que máximo rendimento (46,04%), viscosidade intrínseca (4,89 dL/g) e massa molecular (231,78 kDa) podem ser obtidos utilizando na extração a temperatura de 80°C, pH 10 por 90,08 minutos. No segundo capítulo foram estudados alginatos extraídos de Sargassum cymosum C. Agardh coletadas em duas localidades diferentes do litoral de São Paulo (Ubatuba-ASU e São Sebastião-ASS) com relação ao rendimento, massa molecular, compor... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Brown seaweeds are the main sources of sodium alginate used in the food industry. Brazil doesn't have alginate processing, so it is dependent on imported products to supply the demand. The macroalgae Sargassum sp. is commonly found in the coastal regions of São Paulo, the extraction of alginate from this alga would allow Brazilian autonomy in the production of sodium alginate. The environment and climatic conditions in which marine algae live influence alginate yield, molecular weight and antioxidant capacity. In the first chapter, the optimization of the sodium alginate extraction by the Box-Behnken design was carried out, as well as the influence of pH, temperature and extraction time parameters on yield, intrinsic viscosity and viscosimetric molecular mass. pH influenced yield, intrinsic viscosity and molecular mass, while time had low effect and temperature did not influence the responses evaluated. The optimization results showed that maximum yield (46.04%), intrinsic viscosity (4.89 dL / g) and viscosimetric molecular weight (231.78 kDa) can be obtained using the extraction at temperature of 80 ° C, pH 10 and 90 minutes. In the second chapter, alginates extracted from Sargassum cymosum C. Agardh were studied in two different locations along the coast of São Paulo (Ubatuba-ASU and São Sebastião-SSA) and were studied the difference between them in the yield, molecular mass, rheological behavior and antioxidant activity. The yield presented higher values for the alginates ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T19:08:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 298275.pdf: 1289245 bytes, checksum: 547a991388b4d22250541d4f0e7b3fcf (MD5) / O alginato é um exopolissacarídeo constituído de quantidades variáveis de ácidos ?-D-manurônico e seu epímero C-5 ácido ?-L-gulorônico, unidos por ligações ?-1,4 glicosídicas. É extensamente utilizado na indústria de alimentos e biotecnológica. Atualmente a demanda do alginato para estas aplicações é suprida a partir da sua extração de algas marinhas, entretanto vários estudos reportam a produção de alginato por micro-organismos do gênero Pseudomonas e Azotobacter. A produção bacteriana de alginato apresenta-se como uma alternativa interessante e sua produção por micro-organismos, além de possibilitar a produção de biopolímeros de alta qualidade com características específicas e pré-determinadas, irá diminuir o impacto ambiental nas regiões em que as algas marinhas das quais é extraído são coletadas. Nos últimos anos, vários estudos relacionados à produção de alginato por micro-organismos foram realizados com o objetivo de avaliar sua produção e rota metabólica de biossíntese, para caracterizar o material produzido e para determinar as potencialidades de aplicação deste novo material. O conhecimento sobre a via metabólica de um organismo permite a compreensão da fisiologia celular e regulação de seu metabolismo, sendo a quantificação de fluxos metabólicos um importante objetivo, principalmente no que diz respeito à obtenção de produtos úteis comercialmente ou cientificamente. Neste estudo foi avaliado o efeito da relação C:N na produção de alginato. Foram realizados experimentos em frascos agitados a 240 rpm e 30°C, em meios contendo glicerol como fonte de carbono nas concentrações iniciais de 20 a 40 g.L-1 e (NH4)2SO4 como fonte de nitrogênio em concentrações de 0,5 a 2,0g.L-1. Fluxos extracelulares, medidos experimentalmente, foram utilizados para estimar fluxos intracelulares no metabolismo do glicerol em Pseudomonas mendocina na biossíntese de alginato. Foram utilizados modelos estequiométricos e técnicas de balanço de massa, conhecidas como Análise de Fluxo Metabólico (MFA). Para avaliação foi considerado o Estado Pseudo-estacionário (PSS). O objetivo foi avaliar o efeito das concentrações da fonte de carbono e da fonte de nitrogênio no fluxo de carbono. Os resultados indicaram um maior rendimento de bioconversão de substrato em alginato em concentrações menores de nitrogênio, sugerindo que nessas condições P. mendocina utiliza a fonte de carbono principalmente para produção de alginato. Assim, o aumento da relação C:N favorece a produção de alginato, diminuindo o fluxo de carbono na via Entner-Dourdoroff e o crescimento celular. / Alginate is an exopolysaccharide consisting of variable amounts of ?-D-mannuronic acid and its C5-epimer ?-L -guluronic acid linked via ?-1,4-glycosidic bonds. It is widely used in applications in the food and biotechnology industries. Currently the demand for these applications of alginate is supplied from the extraction of seaweed, however several studies report the production of alginate by micro-organisms of the genus Pseudomonas and Azotobacter. The bacterial production of alginate appears to be an interesting alternative and its production by micro-organisms, besides enabled the production of high quality polymers with specific characteristics and pre-determined, will reduce the environmental impact in areas where the seaweed is collected. In recent years, several studies relating the production of alginate by micro-organisms were carried out to evaluate their production and metabolic pathway of biosynthesis, to characterize the material produced and to determine the potential application of this new material. The knowledge about the metabolic pathway of an organism allows the understanding of cell physiology and regulation of their metabolism. The quantification of metabolic fluxes is an important goal, specially with regard to obtaining commercially or scientifically useful products. This study assessed the effect of C: N ratio in the production of alginate. Experiments were performed in shaken flasks at 240rpm and 30°C in medium containing glycerol as carbon source at initial concentrations of 20, 30 and 40 g.L-1 and (NH4)2SO4 as a nitrogen source at initial concentrations of 0,5; 1,0; 1,5 and 2,0 g.L-1. Extracellular fluxes, measured experimentally, were used to estimate intracellular fluxes of glycerol metabolism in Pseudomonas mendocina in the biosynthesis of alginate. It was used stoichiometric models and mass balance techniques, known as metabolic flux analysis (MFA). For evaluation was considered the pseudo-steady state (PSS). The objective was to evaluate the effect of concentrations of carbon and nitrogen sources in the flow of carbon. The results indicated a higher yield of bioconversion of substrate in alginate in lower concentrations of nitrogen, suggesting that in these conditions P. mendocina uses the carbon source mainly for alginate production. Thus, increased C:N ratio favors the production of alginate, decreasing the flow of carbon into the Entner-Dourdoroff pathway and cell growth.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-Graduação em Química / Made available in DSpace on 2012-10-24T07:26:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 266523.pdf: 3107509 bytes, checksum: 3d9c1650b7024a31bf3cc6ade860be7d (MD5) / Este estudo investiga o potencial das matrizes poliméricas de quitosana e quitosana/alginato como agentes encapsulantes para o corante natural antocianina. O corante foi microencapsulado em matriz polimérica de quitosana através das técnicas de impregnação e spray drying e em matriz polimérica de quitosana/alginato através das técnicas de impregnação, coacervação e spray drying. Os produtos resultantes da microencapsulação do corante foram caracterizados por: IV, TGA, DSC e MEV sendo que, tais técnicas comprovaram a eficiência dos métodos empregados no preparo das amostras. As análises de IV e DSC para as amostras de quitosana e quitosana/alginato contendo antocianina sugerem a presença de interações entre corante e matriz polimérica. Análises de MEV revelam que as amostras microencapsuladas apresentaram-se sem poros ou fissuras aparentes, garantindo desta forma, a preservação das características do corante. No estudo de microencapsulação, pela técnica de spray drying, observou-se a influência da temperatura de secagem na produção das amostras, sendo escolhida a temperatura de 160 oC para a produção das partículas. As amostras produzidas por spray drying consistem em pós coloridos e bastante solúveis em água sendo observado o tempo de dissolução total em torno de dez (10) minutos. Após análise morfológica das partículas produzidas através desta técnica, foram determinados os parâmetros de atomização. Para a impregnação do corante em microesferas de quitosana/alginato foi feito inicialmente um estudo de adsorção do corante o qual revelou o pH 2,0, como o melhor pH para a adsorção. Observou-se através deste estudo, que o equilíbrio de adsorção foi atingido em torno de seis horas, sendo a isoterma obtida interpretada pela isoterma de Langmuir (qm = 123,61 mg g-1). Por meio do estudo de liberação do corante na faixa de pH 1,0 a 5,0, pode-se observar que a amostra de quitosana impregnada liberou mais rapidamente o corante em pH 1,0, sendo o mecanismo de liberação do tipo não-Fickiano ou anômalo. Para as microesferas de quitosana/alginato impregnadas e coacervadas a liberação foi mais rápida em pH 5,0 e o mecanismo de liberação foi dependente do pH. Para as microesferas impregnadas o mecanismo determinado foi do tipo não-Fickiano ou anômalo em pH 1,0 e 2,0 e do tipo Fickiano ou #Caso I# em pH 3,0, 4,0 e 5,0. Para as microesferas coacervadas o mecanismo foi do tipo não-Fickiano ou anômalo em pH 1,0, 2,0 e 4,0 e do tipo Super Caso II de transporte em pH 3,0 e 5,0. This study investigates the potential of the polymeric matrices of chitosan and chitosan/a was microencapsulated in polymeric matrix of chitosan through the impregnation and spray drying techniques and in polymeric matrix of chitosan/alginate through the impregnation, coacervation and spray drying techniques. The resultant products of the microencapsulation of the dye were characterized by: IR, TGA, DSC and SEM being that, such techniques had proven the efficiency of the methods used in the microencapsulation procedures. The DSC and IR analyses for the samples of chitosan and chitosan/alginate containing anthocyanin suggest the presence of interactions between dye and polymeric matrix. Analyses of SEM disclose that the microencapsulated samples had not presented pores or apparent cracks, guaranteeing in such a way, the preservation of the characteristics of the dye. In the microencapsulation study, using spray drying technique, it was observed the influence of the temperature of drying in the production of the samples, being chosen the temperature of 160 °C for the production of par ticles. The samples produced for spray-drying consist of coloured powder and sufficiently soluble in water being observed the time of total dissolution around ten (10) minutes. For the impregnation of the dye in microspheres of chitosan/alginate a study of adsorption of the dye was made initially which disclosed pH 2.0, as optimum pH for the adsorption. It was observed through this study, that the adsorption balance was reached around six hours, having been the obtained isotherm interpreted by the isotherm of Langmuir (qm = 123.61 mg g-1). Through controlled release of the dye in acid medium, with the pH range of 1.0 for 5.0, it can be observed that the sample of impregnated chitosan more quickly liberated the dye in pH 1.0, being the release mechanism of the non-Fickian or anomalous type. For the microspheres of chitosan/alginate impregnated and coacervated the release she was faster in pH 5.0 and the release mechanism was dependent of pH. For the impregnated microspheres the definitive mechanism was of the non-Fickian or anomalous type in pH 1.0 and 2.0 and of the Fickian type or #Case I# in pH 3.0, 4.0 and 5.0. For the coacervated microspheres the mechanism was of the non-Fickian or anomalous type in pH 1.0, 2.0 and 4.0 and of Super Case II of transport in pH 3.0 and 5.0.

Orientador: Helia Harumi Sato / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-01T08:36:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_AnaLuciaLeite_D.pdf: 25274441 bytes, checksum: 35ef9139b75b39706cbd5127858861e0 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: A isomaltulose (6-0-a.-D-glicopiranosil-D-fTutofuranose)é um dissacarideo redutor, isômero estrutural da sacarose, encontrado naturalmente no mel e no caldo de cana-deaçúcar. Devido ao baixo potencial cariogênico, a isomaltulose é utilizada comercialmente na produção de doces e gomas de mascar. A isomaltulose é também empregada na produção de isomalte, um açúcar-álcool, de baixo valor calórico, baixa cariogenicidade e baixa higroscopicidade, utilizado em produtos dietéticos e formulações farmacêuticas. As linhagens Erwinia sp D12, Klebsiella sp 8390, K/ebsiel/a sp K18 e 265-9 foram comparadas quanto a sua capacidade de produzir a enzima glicosiltransferase capaz de converter sacarose em isomaltulose. A linhagem Erwinia sp D12 apresentou a maior produção de glicosiltransferase. Esta linhagem foi submetida a tratamento com radiação ultravioleta e metil-N-nitroso-guanidina (MNNG), para indução de mutantes. Os mutantes obtidos não apresentaram maior atividade de glicosiltransferase que a cepa original...Observação: O resumo, na integra, podera ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Isomaltulose (6-0-a-D-glucopyranosyl-D-fiuctofuranose) lS a reducing disaccharide, structural isomer of sucrose, naturally found in honey and sugar cane juice. Due to its low cariogenic potential, isomaltulose is commerciallyused to produce candies and chewing gums. Isomaltulose is also used to produce isomalt, a sugar alcohol characterized by its low caloric value, low cariogenicity and low hygroscopicity, applied to dietetic products and pharmaceutical formulations. The strains Erwinia sp D12, Klebsiella sp 8390, Klebsiella sp K18 and 265 were compared in terms of their ability to produce a glucosyltransferase capable to convert sucrose into isomaltulose. Erwinia sp D12 presented the highest glucosyltransferase production. This strain was submitted to a treatment includingultraviolet radiation and Nmethyl- N-nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG) in order to induce mutations. The glucosyltransferase activity of the mutants were not higher than the original strain...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos