A quitosana é um polímero natural obtido a partir da desacetilação química da quitina, sendo a quitina o segundo polissacarídeo mais abundante na natureza. O interesse em pesquisas por novas aplicações da quitosana vem aumentando muito em diversas áreas, como na indústria farmacêutica, na indústria de cosméticos e de alimentos. Isso se deve às importantes características biológicas e físico-químicas inerentes à quitosana, como: biocompatibilidade, biodegradabilidade, propriedade de formação de filmes e fibras, complexação de metais e distintas atividades biológicas. Além disso, a presença de grupos amino na molécula da quitosana permite modificações químicas das mais diversas. No entanto, esta funcionalidade tem mostrado ser dependente, não apenas da sua estrutura química, mas também do seu tamanho molecular. Pois muitas das propriedades físico-químicas, e funcionais de uma cadeia polimérica são definidas pela sua massa molecular. O presente trabalho objetivou a síntese, caracterização e estudo da atividade antibacteriana de derivados de quitosana: quitosanas de baixa massa molecular, utilizando-se o peróxido de hidrogênio como agente oxidante; N-succinilquitosana e 2-carboxibenzamido-quitosana, de alta e baixa massa molecular, em presença de anidridos cíclicos, anidrido succínico e anidrido ftálico, respectivamente. Foram realizadas análises de caracterização dos derivados sintetizados por espectroscopia Raman e Infravermelho e avaliação de propriedades físico-químicas, como viscosidade e solubilidade. A efetividade antimicrobiana da quitosana e de seus derivados sintetizados, de alta e baixa massa molecular, foi avaliada frente à concentração final de 106UFC/mL de Escherichia coli através da determinação da concentração mínima inibitória (CMI). Os derivados de baixa massa molecular se mostraram mais solúveis e com menor viscosidade em relação às amostras de alta massa molecular. Em relação à atividade antibacteriana, nenhuma das amostras testadas exibiu ação antibacteriana significativa. / Chitosan is a natural polymer derived from the chemical deacetylation of chitin. Chitin is the second most abundant polysaccharide in nature. The interest in research for new applications of chitosan has been increasing fast in many areas, such as pharmaceuticals, cosmetics and foods industries. This is due to important biological and physical-chemical properties inherent to chitosan, such as biocompatibility, biodegradability, film-forming properties and fiber, metal complexation and distinct biological activities. Moreover, the presence of amino groups in the molecule of chitosan allows a wide range of chemical modifications. However, this feature has shown to be dependent not only on its chemical structure but also on their molecular size. Because many of the physico-chemical and functional characteristics of a polymer chain are defined by their molecular weight. This paper aims at the synthesis, characterization and study of antibacterial activity of chitosan derivatives, low molecular weight chitosan, using hydrogen peroxide as an oxidizing agent, N-succinylchitosan and 2-carboxybenzamido-chitosan, high and low molecular weight in the presence of cyclic anhydrides, succinic anhydride and phthalic anhydride, respectively. Analyses were performed to characterize the derivatives synthesized by Raman and Infrared spectroscopy and assessment of physicochemical properties such as viscosity and solubility. The antimicrobial effectiveness of chitosan and its derivatives synthesized, high and low molecular weight, was evaluated against the final concentration of Escherichia coli 106 UFC/mL by determining the minimum inhibitory concentration (MIC). The low molecular weight derivatives were more soluble and lessviscous for samples of high molecular weight. Regarding the antibacterial activity, none of the samples tested exhibited significant antibacterial activity.

A emergência de resistência microbiana é um desafio para microbiologistas, médicos, órgãos de saúde pública e para a indústria farmacêutica. Passado três décadas, patógenos gram-positivos, principalmente Staphylococcus aureus, têm desenvolvido cada vez mais resistência a vários antibióticos devido ao uso extensivo nos hospitais e na comunidade. Este desenvolvimento aconteceu em um período em que poucas novas classes de antibióticos tenham sido identificadas, ressaltando a necessidade urgente de novos agentes antimicrobianos. A modificação molecular tem se mostrado como estratégia bastante promissora no planejamento e desenvolvimento de análogos com melhor biodisponibilidade, maior atividade intrínseca e menor toxicidade. Desta forma, foi planejada, neste trabalho, a síntese de série de derivados 5-metilsulfonil-2-tiofilidênicos e derivados 5(6)-benzofuroxânicos, análogos à nifuroxazida, buscando atividade bacteriostática e/ou bactericida frente a cepas resistentes de Staphylococcus aureus. A seleção dos grupos substituintes foi fundamentada na influência de suas propriedades físicoquímicas, como hidrofobicidade e efeito eletrônico. Para avaliação da atividade antibacteriana, este trabalho usou o método de determinação da concentração inibitória mínima, CIM, frente à Staphylococcus aureus, cepas ATCC25923, 3SP/R33 e VISA3. Os derivados 5-metilsulfonil-2-tiofilidênicos não apresentaram atividade antimicrobiana, enquanto que todos os derivados 5(6)-benzofuroxânicos foram ativos frente a cepa padrão ATCC25923. O composto mais ativo foi a 5(6)-benzofuroxano-4-nitrobenzidrazida (CIM= 16,80 µg/mL) e o menos ativo foi a 5(6)-benzofuroxano benzidrazida (CIM = 36,00 µg/mL). Ficou evidenciado que a atividade antimicrobiana destes compostos sofre forte influência da hidrofobicidade e do efeito eletrônico dos grupos substituintes. Os compostos 5(6)-benzofuroxano-4-nitrobenzidrazida e 5(6)-benzofuroxano-4-clorobenzidrazida foram testados frente às cepas com caráter de multi-resistência, 3SP/R33 e VISA3, e ambos mostraram atividade antimicrobiana similar quando comparados com a cepa padrão. Ressalta-se que foram sintetizados e identificados neste trabalho onze compostos que apresentam estruturas químicas inéditas. / Emergent antimicrobial resistance is a challenge for microbiologists, physicians, public health organizations, and pharmaceutical industry. Over the past three decades Gram-positive pathogens, most notably Staphylococcus aureus, have become increasingly resistant to multiple antibiotics due to their extensive hospital and community use. This has come at time when very few new antibiotic classes have been identified, and emphasizes the urge for new antibacterial agents. Molecular modification has been used as a quite promising strategy in the design and development of drug analogs with better bioavailability, higher intrinsic activity, and lesser toxicity. Thus, for this work a series of 5-methylsulfonyl-2-thiophylidene and 5(6)-benzofuroxans derivatives were synthetized and tested for antibacterial activity against resistant Staphylococcus aureus strains. The selection of the substituent groups was based on the influence of physical-chemical properties, such as hydrophobicity and eletronic effects. Antibacterial activity was evaluated through the determination of the minimum inhibitory concentration, MIC, against Staphylococcus aureus strains ATCC25923, 3SP/R33 and VISA3. 5-methylsulfonyl-2-thiophylidene derivatives did not show antibacterial activity, while all 5(6)-benzofuroxans derivatives were active against the standard strain ATCC25923. 4-nitro-benzoic acid[((5(6)benzo[c][1,2,5]oxadiazole N1-oxide)-2- yl)-methylene]-hydrazyde (MIC=16,80 µg/mL) was the most active compound, and the least active was benzoic acid[((5(6)benzo[c][1,2,5]oxadiazole N1-oxide)- 2-yl)-methylene]-hydrazyde (MIC = 36,00 µg/mL). It was evidenced that the antimicrobial activity of these compounds is influenced by the hydrofobicity and electronic effects of substituent groups. Compounds 4-nitro-benzoic acid[((5(6)benzo[c][1,2,5]oxadiazole N1-oxide)-2-yl)-methylene]-hydrazyde and 4-Chloro-benzoic acid[((5(6)benzo[c][1,2,5]oxadiazole N1-oxide)-2-yl)-methyl- ene]-hydrazyde were evaluated against the resistant strains 3SP/R33 and VISA3, and both showed similar antimicrobial activity when compared to the standard strain. It must be pointed out that eleven previously unknown compounds were synthetized and tested in this work.

A prospecção e síntese de novos derivados de 8-hidroxiquinolina está em ascensão devido às suas diversas atividades biológicas. Neste trabalho é relatada a síntese e avaliação da atividade antimicrobiana de novos derivados contendo uma sulfonamida substituída na posição 5 da 8-hidroxiquinolina ou um grupamento aminossubstituído na posição 7 da 5-cloro-8-hidroxiquinolina ou 5-cloro-8-metoxiquinolina. Os derivados 5-sulfonamidas foram preparados por clorossulfonação seguida da reação com a amina apropriada. Os derivados 7-aminossubstituído foram sintetizados através da metilação da hidroxila da posição 8, seguida da reação de cross-coupling catalisada por paládio e desmetilação. A avaliação da atividade antimicrobiana foi realizada através do método de microdiluição em caldo. Dentre os compostos sintetizados, 5a (da série 5-sulfonamidas) foi o mais potente, sendo ativo contra todas as espécies fúngicas testadas, além de apresentar importante atividade contra cepas de Staphylococcus aureus, e baixa toxicidade contra células VERO. Isso sugere que a introdução de um grupamento retirador de elétrons em para no substituinte arila da posição 5 é importante para a atividade antimicrobiana. Ainda, a nanoemulsão preparada contendo 5a manteve a atividade antifúngica da substância contra espécies de Candida spp. A série 7-aminossubstituído também apresentou resultados muito interessantes. Desta série, o composto 5i foi o mais potente. Isso sugere que grupamentos heterocíclicos hidrofílicos na posição 7 podem favorecer a atividade antifúngica. A presença da hidroxila livre na posição 8 parece ser essencial para a atividade antifúngica, pois os derivados protegidos por uma metila foram pouco ativos. Os derivados de 8-hidroxiquinolina 5a e 5i podem ser considerados para estudos posteriores na busca de novos agentes antimicrobianos. / The synthesis and screening of new 8-hydroxyquinoline derivatives is growing, due to their various biological activities. In this work, the synthesis and antimicrobial evaluation of new derivatives containing a substituted 5-sulfonamide in the 8-hydroxyquinoline or a substituted amino group at the 7-position of the 5-chloro-8-hydroxyquinoline or 5-chloro-8-methoxyquinoline is reported. The 5-sulfonamide derivatives were prepared by chlorosulfonation followed by the reaction with the appropriate amine. The 7-amino derivatives were synthesized by methylation of the 8-hydroxyquinoline, followed by palladium-catalyzed cross-coupling reaction and demethylation. The antimicrobial evaluation was tested by the broth microdilution method. Among all the prepared compounds, 5a (from the 5-sulfonamide series) was the most potent, being active against all the fungal species tested, while also showing important activity against Staphylococcus aureus strains, and low toxicity against VERO cells. This suggests that the introduction of an electron-withdrawing group at para-position of the N-aryl substituent is important for the activity. In addition, the prepared 5a nanoemulsion maintained the antifungal activity of the compound against Candida spp. The 7-amino series has also presented interesting results. In this series, 5i was the most potent compound. This suggests that the hydrophilic heterocyclic substituent at the 7-position was favorable to antifungal activity. The presence of the free hydroxyl at the 8-position is important for the antifungal activity, since the methyl-protected derivatives were poorly active. The 8-hydroxyquinoline derivatives 5a and 5i may be considered for further studies in the search for novel antimicrobial agents.

A quitosana é um polímero natural obtido a partir da desacetilação química da quitina, sendo a quitina o segundo polissacarídeo mais abundante na natureza. O interesse em pesquisas por novas aplicações da quitosana vem aumentando muito em diversas áreas, como na indústria farmacêutica, na indústria de cosméticos e de alimentos. Isso se deve às importantes características biológicas e físico-químicas inerentes à quitosana, como: biocompatibilidade, biodegradabilidade, propriedade de formação de filmes e fibras, complexação de metais e distintas atividades biológicas. Além disso, a presença de grupos amino na molécula da quitosana permite modificações químicas das mais diversas. No entanto, esta funcionalidade tem mostrado ser dependente, não apenas da sua estrutura química, mas também do seu tamanho molecular. Pois muitas das propriedades físico-químicas, e funcionais de uma cadeia polimérica são definidas pela sua massa molecular. O presente trabalho objetivou a síntese, caracterização e estudo da atividade antibacteriana de derivados de quitosana: quitosanas de baixa massa molecular, utilizando-se o peróxido de hidrogênio como agente oxidante; N-succinilquitosana e 2-carboxibenzamido-quitosana, de alta e baixa massa molecular, em presença de anidridos cíclicos, anidrido succínico e anidrido ftálico, respectivamente. Foram realizadas análises de caracterização dos derivados sintetizados por espectroscopia Raman e Infravermelho e avaliação de propriedades físico-químicas, como viscosidade e solubilidade. A efetividade antimicrobiana da quitosana e de seus derivados sintetizados, de alta e baixa massa molecular, foi avaliada frente à concentração final de 106UFC/mL de Escherichia coli através da determinação da concentração mínima inibitória (CMI). Os derivados de baixa massa molecular se mostraram mais solúveis e com menor viscosidade em relação às amostras de alta massa molecular. Em relação à atividade antibacteriana, nenhuma das amostras testadas exibiu ação antibacteriana significativa. / Chitosan is a natural polymer derived from the chemical deacetylation of chitin. Chitin is the second most abundant polysaccharide in nature. The interest in research for new applications of chitosan has been increasing fast in many areas, such as pharmaceuticals, cosmetics and foods industries. This is due to important biological and physical-chemical properties inherent to chitosan, such as biocompatibility, biodegradability, film-forming properties and fiber, metal complexation and distinct biological activities. Moreover, the presence of amino groups in the molecule of chitosan allows a wide range of chemical modifications. However, this feature has shown to be dependent not only on its chemical structure but also on their molecular size. Because many of the physico-chemical and functional characteristics of a polymer chain are defined by their molecular weight. This paper aims at the synthesis, characterization and study of antibacterial activity of chitosan derivatives, low molecular weight chitosan, using hydrogen peroxide as an oxidizing agent, N-succinylchitosan and 2-carboxybenzamido-chitosan, high and low molecular weight in the presence of cyclic anhydrides, succinic anhydride and phthalic anhydride, respectively. Analyses were performed to characterize the derivatives synthesized by Raman and Infrared spectroscopy and assessment of physicochemical properties such as viscosity and solubility. The antimicrobial effectiveness of chitosan and its derivatives synthesized, high and low molecular weight, was evaluated against the final concentration of Escherichia coli 106 UFC/mL by determining the minimum inhibitory concentration (MIC). The low molecular weight derivatives were more soluble and lessviscous for samples of high molecular weight. Regarding the antibacterial activity, none of the samples tested exhibited significant antibacterial activity.

Os antibióticos têm sido utilizados como aditivos na alimentação animal para aumentar o desempenho e manter a saúde dos animais, como suínos e frangos, destinadas à produção de alimentos de origem animal. No entanto, desde 2006, a Comunidade Europeia proibiu o uso de antibióticos para esse proposito devido ao desenvolvimento de resistência bacteriana aos antibióticos. Como resultado, várias alternativas foram estudadas e propostas para substituir os antibióticos utilizados na alimentação animal. Os óleos essenciais têm recebido considerável atenção devido às suas propriedades antimicrobianas. Portanto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar in vitro a atividade antibacteriana dos óleos essenciais contra a microbiota patogênica e probiótica de ocorrência no trato gastrointestinal de suínos e aves, destinadas à produção de alimentos de origem animal. A atividade antibacteriana seletiva, a qual, significou uma alta atividade antibacteriana contra bactérias patogênicas e reduzida ou nenhuma atividade sobre bactérias probióticas, foi avaliada como característica fundamental dos óleos essenciais com alto desempenho. Esta característica foi avaliada nos óleos essenciais usados individualmente e em combinações binarias. Inicialmente, no Capítulo 2, uma triagem de vinte e oito óleos essenciais (OEs) através do método de difusão em disco mostrou que Eucalyptusglobulus, E. exserta, Pimenta pseudocaryophylllus, Orange Oil Phase Essence, e CitrusTerpens (Os dois últimos OEs foram subprodutos do processamento da laranja para obtenção de suco) tiveram uma atividade antibacteriana seletiva sobre a bactéria patogênica Salmonella Enteritidis e a bactéria probiótica Lactobacillus plantarum. Numa fase posterior, esses cinco óleos foram avaliados individualmente e em misturas binárias, contra cinco bactérias patogênicas e três bactérias probióticas. Os melhores resultados foram observados quando os OEs foram avaliados isoladamente e não em misturas. Assim, Orange Oil Phase Essence e Citrus Terpens destacaram-se por ter a melhor atividade antibacteriana seletiva contra essas bactérias. No Capítulo 3, uma análise mais detalhada da atividade antibacteriana dos óleos essenciais foi realizada utilizando Orange Oil Phase Essence e a mistura composta pelos óleos de E. globulus e P. pseudocaryophyllus. Estes dois óleos foram selecionados com base nos resultados do Capitulo 2 e da disponibilidade de OEs em nosso estoque. Ambos, óleo e a mistura foram avaliados sobre a bactéria patogênica mais resistente, E. faecalis, e a bactéria probiótica menos resistente L. rhamnosus, como observado no Capitulo 2. A avaliação da Concentração Inibitória Mínima e Concentração Bactericida Mínima do Orange Oil Phase Essence e da mistura mostrou que não tiveram um efeito antibacteriano seletivo sobre E. faecalis e L. rhamnosus. Finalmente, no Capitulo 4, foi avaliada a atividade antibacteriana individual e combinada dos óleos de E. globulus e P. pseudocaryophyllus sobre E. faecalis e L. rhmanosus. Os resultados mostraram que a combinação destes dois OEs, avaliadas pelo método checkerboard, não potencializou a atividade antibacteriana seletiva dos dois OEs. Portanto, observou-se que o óleo de E. globulus isoladamente apresentou a melhor atividade antibacteriana seletiva contra E. faecalis e L. rhamnosus. Em conclusão, este trabalho permitiu identificar óleos essenciais com perfil antibacteriano seletivo para eles serem possíveis alternativas botânicas aos antibióticos utilizados na alimentação animal. / Antibiotics have been used in animal feed to maintain health and increase performance, as in the case of pigs and poultry intended for food production of animal origin. However, since 2006 the European Community has banned the use of antibiotics for this purpose due to the emergence and increase of antibiotic-resistant bacteria. As a result, several alternatives have been studied and proposed to substitute antibiotics used in animal feed. Essential oils have received considerable attention due to their antimicrobial properties. Therefore, the objective of this work was to evaluate in vitro the antibacterial activity of essential oils against pathogenic and probiotic bacteria that occur in the gastrointestinal tract of swine and poultry, intended for food production of animal origin. The selective antibacterial activity, which means high antibacterial activity on pathogenic bacteria and reduced or no activity on probiotic bacteria, was evaluated as a fundamental feature of the highest-performance essential oils. This feature was evaluated in essential oils used individually and in binary combinations. Initially, in Chapter 2, the screening of twenty-eight essential oils (EOs) by disk diffusion method showed that Eucalyptus globulus, E. exserta, Pimenta pseudocaryophylllus, Orange Oil Phase Essence, and Citrus Terpens (the last two EOs were by-products of orange juice production) had a selective antibacterial activity against the pathogenic Salmonella Enteritidis and probiotic Lactobacillus plantarum. At a later stage those five oils were evaluated, individually and in binary blends, against five pathogenic bacteria and three probiotic bacteria. Better results were observed when the EOs were checked alone and not in blends. Orange Oil Phase Essence and Citrus Terpens stood out for having the two best selective antibacterial activities against those bacteria. In Chapter 3, a more detailed analysis of essential oil antibacterial activities was perfomed using Orange Oil Phase Essence and the blend composed of E. globulus and P. pseudocaryophyllus. These two oils were selected based on the results of Chapter 2 and from the availability of our EO stock. Both oil and blend were checked on the most resistant pathogenic bacterium, E. faecalis, and on the less resistant probiotic bacterium of the Lactobacillus genus, L. rhamnosus, as observed in Chapter 2. The evaluation of Minimal Inhibitory Concentration and Minimal Bactericidal Concentration for Orange Oil Phase Essence and the blend showed that there was not a selective antibacterial effect against E. faecalis and L. rhamnosus. Finally, in Chapter 4, the individual and combined antibacterial activities of E. globulus and P. pseudocaryophyllus essential oils on E. faecalis and L. rhmanosus were evaluated. The results showed that the combination of two EOs evaluated by checkerboard method did not potentiate the selective antibacterial activity of the two EOs. Therefore, it was observed that the E. globulus essential oil alone had the best selective antibacterial activity against E. faecalis and L. rhamnosus. In conclusion, this work enabled the identification of essential oils with selective antibacterial profile that can become possible botanical alternatives to antibiotics used in animal feed.

O presente trabalho apresenta a síntese e a caracterização de derivados de quitosana, bem como o preparo e caracterização de filmes de nanocompósitos à base de quitosana comercial (ou seus derivados), argila (MMT) e nanopartículas de prata (NPs-Ag), obtidas via Fotoquímica. Para tanto, foram preparados, a partir da quitosana comercial (QC), os derivados: quitosana desacetilada (Q30des), quitosana purificada (QP), quitosanas parcialmente despolimerizas (QD30, QD21 e QD5), quitosanas hidrofílicas (QD21-40DEAE e QD5-49DEAE) e quitosanas anfifílicas (QD21-40DEAE-6DD, QD21-40DEAE-18DD, QD5-49DEAE-6DD e QD5-49DEAE-17DD). O grau médio de desacetilação das QC, QP e Q30des e de substituição por grupos DEAE e dodecila foram determinados por Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio (RMN de 1H). Ademais, os biopolímeros foram caracterizados por Espectroscopia no Infravermelho (FTIR-ATR), Viscosimetria, Análise Termogravimétrica e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Em seguida, foi estudada a síntese de nanopartículas de prata, sob radiação UV, em filmes de nanocompósitos de quitosana comercial ou seus derivados e argila. Em um primeiro momento, estudou-se a formação das NPs-Ag em filmes de QC com diferentes formulações e posteriormente em filmes de derivados de quitosana contendo 10% de MMT (m/m). A técnica de Difração de Raios-X (DRX) foi utilizada para a determinação do espaçamento interlamelar da argila montmorilonita pura e nos compósitos preparados. A síntese das NPs-Ag foi acompanhada por Espectrofotometria de Absorção Molecular no UV-vis, e monitorada após um ano de sua formação, sendo suas características morfológicas, bem como a dispersão da argila nos nanocompósitos examinados por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Por fim, a atividade antimicrobiana dos filmes de nanocompósitos foi avaliada pelo método de Disco de Difusão contra as bactérias Escherichia coli e Bacillus subtilis. / The present work presents the synthesis and characterization of chitosan derivatives, as well as the preparation and characterization of nanocomposite films based on commercial chitosan (or its derivatives), clay (MMT) and silver nanoparticles (NPs-Ag) obtained by photochemical method. Therefore, were prepared from commercial chitosan (QC): deacetylated chitosan (Q30des); purified chitosan (QP); partially depolymerized chitosans (QD30, QD21 and QD5); hydrophilic chitosans (QD21-40DEAE and QD5-QD5) and amphiphilic chitosans (QD21-40DEAE-6DD, QD21-40DEAE-18DD, QD5-49DEAE-6DD and QD5-49DEAE-17DD). The deacetylation degrees of QC, QP and Q30des were determined by Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (1H-NMR). This technique also used to determine the degrees of substitution by DEAE and dodecyl groups. In addition, the biopolymers were characterized by Infrared Spectroscopy (FTIR-ATR), Viscosimetry, Thermogravimetry and Scanning Electron Microscopy. Moreover, the NPs-Ag synthesis under UV radiation was studied on nanocomposite films of commercial chitosan or its derivatives and clay. At first, the Ag-NPs formation was studied on QC films with different formulations and secondarily, on films of chitosan derivatives containing 10 wt % of MMT. The X-Ray Diffraction (XRD) was used to determine the interlamellar spacing of pure montmorillonite clay and in the nanocomposites prepared. The synthesis of the NP-Ag was accompanied by UV-vis Spectroscopy. Its morphological characteristics, as well as the clay dispersion in the nanocomposites were examined by Electron Transmission Electron Microscopy (TEM). Finally, the antimicrobial activities of materials were investigated by the disk diffusion method against the bacteria Escherichia coli e Bacillus subtilis.

Le jus d'orange frais est largement apprécié par les consommateurs en raison de son goût agréable et sa haute valeur nutritionnelle. La qualité du jus d'orange frais est rapidement altérée, notamment par les microorganismes. L'addition des antimicrobiens d'origine végétale au jus d'orange pourrait augmenter la durée de vie de ce jus durant le stockage à 4 °C. Parmi ces antimicrobiens naturels, plusieurs sont sensibles aux facteurs environnementaux qui diminuent leur efficacité dans les produits alimentaires, ce qui nécessite leur incorporation dans des systèmes d'encapsulation. Bien que ce domaine soit promettant, l'évaluation de l'activité des molécules antimicrobiennes encapsulées dans des jus de fruits reste limitée. Nous avons recherché une molécule naturelle active contre Lactobacillus fermentum, une bactérie impliquée dans la détérioration du jus 'orange, dans le milieu de culture. Le nérolidol (Ner), un sesquiterpène alcool, a été sélectionné parmi 28 molécules naturelles (terpènes et phénols) criblées et a montré une puissante activité contre L. fermentum (concentration minimale inhibitrice (CMI) = 25 μM et concentration minimale bactéricide (CMB)= 50 μM) dans le milieu de culture à 37 °C. Dans la suite du travail, le Ner a été incorporé dans le complexe d'inclusion hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HP-β-CD)/Ner, les liposomes conventionnels (LCs), les liposomes contenant le complexe d'inclusion (DCL) et les bicelles. Les analyses HPLC ont montré que les complexes d'inclusion, les LCs et le système DCL contenaient 40, 30 et 15 μg Ner/mg poudre, respectivement. En outre, les systèmes ont été caractérisés en termes de morphologie, de taille, d'homogénéité et de potentiel zêta. Le Ner a été incorporé dans les bicelles à un rapport molaire phospholipides:Ner de 100:1 sans altération de la structure du système (taille, homogénéité, potentiel zêta, morphologie). Cette formulation a montré une efficacité d'encapsulation du Ner et un taux d'incorporation des phospholipides élevés et un pourcentage de Ner dans les bicelles de 0,86%. A des concentrations plus élevées, le Ner a altéré les caractéristiques physiques (taille, homogénéité, morphologie) et thermodynamiques de la membrane des bicelles et a augmenté le désordre au niveau membranaire. Le complexe d'inclusion HP-β-CD/Ner (CMI = 100 μM et CMB= 200 μM) a montré une bonne efficacité contre L. fermentum dans le milieu de culture à 37 °C. L'efficacité du Ner libre et du complexe d'inclusion HP-β-CD/Ner a énormément diminué dans le jus d'orange réfrigéré, vu qu'un effet bactéricide total a été obtenu après 8 et 17 jours d'incubation, respectivement, à 2000 μM en Ner. Alors que les liposomes ont bloqué cette activité pour au moins 20 jours et ont altéré l'aspect du jus. A 4000 μM en Ner libre ou incorporé dans le complexe d'inclusion, une mort bactérienne totale a été observée après 5 et 6 jours, respectivement. En outre, la présence du complexe d'inclusion n'a pas modifié le pH et l'acidité titrable du jus, alors qu'une faible augmentation du degré de Brix a été observée. Des études ultérieures sur l'activité antibactérienne des bicelles incorporant le Ner peuvent être envisagées pour déterminer l'efficacité du système préparé. Ce système pourrait être aussi caractérisé en termes de cinétique de libération, de protection du Ner / Fresh orange juice is widely appreciated by consumers due to its pleasant taste and high nutritional value. Fresh orange juice is rapidly altered during storage, especially by microorganisms. The addition of plant-derived antimicrobials to orange juice may increase its shelf life during storage at 4 °C. Many of these natural antimicrobials are sensitive to environmental factors which reduce their effectiveness in food products. Therefore, their incorporation into encapsulation systems is required. Although this strategy is promising, the evaluation of the activity of encapsulated antimicrobials in fruit juices remains limited. In this study, we searched for a natural molecule active against Lactobacillus fermentum, a bacterium involved in the deterioration of orange juice, in the culture medium. Nerolidol (Ner), a sesquiterpene alcohol, was selected among 28 natural molecules (terpenes and phenols) and showed a potent activity against L. fermentum (minimum inhibitory concentration (MIC) = 25 μM and minimal bactericidal concentration (CMB) = 50 μM) in culture medium at 37 °C. Ner was incorporated into hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HP-β-CD) inclusion complex, conventional liposomes (CLs), dug-in-cyclodextrin-in liposome (DCL) and bicelles. HPLC analysis showed a Ner content of 40, 30 and 15 μg per mg powder of HP-β-CD/Ner inclusion complex, LCs, and DCL system, respectively. In addition, the systems were characterized in terms of morphology, size, homogeneity, and zeta potential. Ner was incorporated in bicelles at a phospholipids to Ner molar ratio of 100:1 without altering the structural characteristics of the system (size, homogeneity, zeta potential, morphology). This formulation showed a high encapsulation efficiency of Ner, a high phospholipid incorporation rate, and a molar percentage of Ner in bicelles of 0.86%. At higher concentrations, Ner altered the physical (size, homogeneity, morphology) and the thermodynamic parameters of the bicelles membrane in addition to the increase in membrane fluidity. The HP-β-CD/Ner inclusion complex (MIC = 100 μM and CMB = 200 μM) showed good efficacy against L. fermentum in the culture medium at 37 C. The efficacy of free Ner and HP-β-CD/Ner inclusion complex was greatly reduced in refrigerated orange juice, as a total bactericidal activity was observed after 8 and 17 days of incubation, respectively, at a Ner concentration of 2000 μM. Whereas, liposomes blocked this activity for at least 20 days and altered the appearance of the juice. At 4000 μMof free Ner or Ner incorporated into the inclusion complex, a total bacterial death was observed after 5 and 6 days, respectively. In addition, the presence of the inclusion complex did not alter the pH and the titratable acidity of the juice, while a slight increase in the Brix degree value was observed. Subsequent studies on the antibacterial activity of bicelles incorporating Ner may be considered to determine the effectiveness of the prepared system. This system could also be characterized in terms of release rate and Ner stability

Experimentos com vista à avaliação das propriedades físico-quimica, fitoquímicas e biológica, bem como a sua estabilidade, em raízes tuberosas maduras, caules e folhas jovens de duas cultivares, RBS Amélia e RBS Cuia, e dois acessos de Ipomoea batatas, um de polpa púrpura com manchas brancas (C) e outro de polpa púrpura (D), cultivados ecologicamente e em condições de sequeiro na Horta Comunitária de Lomba do Pinheiro (30º 06’ 46’’ S; 51º 06’ 34’’ O) no Município de Porto alegre, RS no período de 2013 a 2015 foram efetuados nos laboratórios de Higiene, Qualidade e Microbiologia de alimentos e de Química e Bromatologia do Instituto de Ciência e Tecnologia de Alimento (ICTA) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). A avaliação quantita-tiva das propriedades físico-químicas e fitoquímicas seguiu os métodos descritos no Manual das Normas Técnicas para Determinação das Propriedades Físico-químicas em alimentos do Instituto Adolfo Lutz. O teor de polifenóis totais foi determinado pelo método de Folin & Ciocalteu, o con-teúdo de antocianinas pelo método de pH diferencial, os flavonoides, taninos e vitamina C avalia-dos por métodos espectrofotométricos. A atividade biológica consistiu na determinação das pro-priedades antioxidantes dos materiais usando o método fotocolorimétrico in vitro, empregando o radical livre estável 2,2-difenil-1-picrilhidrazila (DPPH) e na avaliação da atividade antimicrobi-ana, expressa como intensidade de atividade de inibição bacteriana (IINIB) e intensidade de ativi-dade de inativação bacteriana (IINAB), usando sistema de tubos múltiplos frente a diferentes con-centrações de Salmonella Enteritidis (ATCC 11076), Enterococcus faecalis (ATCC 19433), Es-cherichia coli (ATCC 11229) e Staphylococcus aureus (ATCC 25923). Foi igualmente analisada a estabilidade físico-química, fitoquímica e biológica das raízes tuberosas, caules e folhas estoca-dos a temperatura ambiente por períodos de 90, 180 e 270 dias, através da mensuração e avaliação das concentrações dos componentes físico-químicos, fitoquímicos e atividade biológica naqueles pontos de estocagem, Foram encontrados teores de proteínas variando de 10,5 a 26,3%, carboidra-tos totais oscilando de 15,7 a 61,1% com valores altos observados na cultiva RBS Amélia. Maiores teores de fenólicos totais e antocianinas foram observados em acessos de polpa púrpura com valo-res até 709,3 e 78,7mg/100g, respectivamente. Elevada atividade antioxidante foi também verifi-cada na maioria dos extratos testados que, igualmente, evidenciaram atividade antibacteriana frente a todos os inóculos testados ainda que a sua intensidade tenha sido diferente. Porém, nenhuma atividade antibacteriana foi verificada em extratos preparados com base no calor, quais sejam in-fusão e decocção. A estabilidade das propriedades de todos esses materiais foi presenciada embora algumas características tenham reduzido seus teores aos 270 dias de estocagem. O trabalho conclui que as raízes tuberosas, caules e folhas das cultivares RBS Amélia e RBS Cuia e dos acessos de batata-doce estudados se constituem em hortaliças vegetais com alto potencial físico-químico, fi-toquímico e biológico, a avaliar pelos altos teores de carboidratos totais, considerável concentração de proteínas, elevados valores de polifenóis totais e, ou antocianinas, principalmente nos acessos de polpa púrpura. Os mesmos materiais têm um indicativo de atividade antioxidante e de atividade antibacteriana seletiva frente a Salmonella Enteritidis (ATCC 11076), Enterococcus faecalis (ATCC 19433), Escherichia coli (ATCC 11229) e Staphylococcus aureus (ATCC 25923). Figuram-se, portanto, como uma excelente fonte de proteína, carboidratos e de compostos fenólicos relativamente estável por período de 270 dias de estocagem a temperatura ambiente, tornando-se importante na segurança alimentar e nutricional, saúde e bem-estar social. / Experiments for the evaluation of the physic-chemical, phytochemical and biological properties, and their stability in mature tuber roots, young stems and leaves of two cultivars, RBS Amelia and RBS Cuia and of two accessions of Ipomoea batatas, one having purple fleshed tuber roots with white spots (C) and another purple fleshed tuber (D), grown ecologically in “ Horta Comunitária da Lomba do Pinheiro (30º 06' 46'' S, 51° 06' 34'' O), Porto alegre, RS from the period of 2013 to 2015 were perfomed in the Hygiene, Quality and Microbiology and Food Chemistry laboratories of the Institute of Science and food Technology (ICTA), Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS). The quantitative assessment of physicochemical and phytochemical properties followed the described methods in the Manual of Technical Standards for Determination of Physical and Chemical Properties, Institute Adolfo Lutz. The total polyphenol content was determined by the Folin & Ciocalteu method, the content of anthocyanins at pH differential method, flavonoids, tan-nins, and vitamin C evaluated by spectrophotometric methods. Biological activity was analysed evaluated by determinating antioxidant properties of materials using fotocolorimétrico in vitro method, using the stable free radical 2,2-diphenyl-1-picrilhidrazila (DPPH) and also by evaluating antimicrobial activity, expressed as intensity of bacterial inhibition activity (IINIB) and intensity of bacterial inactivation activity (IINAB) using multiple tube system against different concentra-tions of Salmonella enteritidis (ATCC 11076), Enterococcus faecalis (ATCC 19433), Escherichia coli (ATCC 11229) and Staphylococcus aureus (ATCC 25923). It was also analyzed the physical and chemical, phytochemical and biological stability of tuber roots, stems and leaves stored at room temperature for periods of 90, 180 and 270 days, through the measurement and assessment of con-centrations of physico-chemical components, phytochemicals and biological activity on those points of storage. Protein levels were found ranging from 10.5 to 26.3%, total carbohydrates rang-ing from 15.7 to 61.1% with higher values observed in the RBS Amelia cultivar. Higher total phe-nolic content and anthocyanins were found in the purple fleshed roos, with values of up to 709.3 and 78,7mg / 100g, respectively. High anti-oxidant activity was also observed in most of the tested extracts which also showed antibacterial activity against all inocula tested, although its intensity was different. However, no antibacterial activity was detected in extracts prepared by heat, namely infusion and decoction. The stability of the properties of all materials was attended although some features have reduced its contents to 270 days of storage. The paper concludes that the tuber roots, stems and leaves of the RBS Amélia and RBS Cuia cultivars and sweet potato accessions studied constitute vegetables with high physical-chemical, phytochemical and biological potential, accord-ing to the high levels of total carbohidrates, considerable protein concentration, high total polyphe-nol values, or anthocyanins, mainly in pupuple fleshed roots accesses. The same materials have an indicative of antioxidant activity and selective antibacterial activity against Salmonella enteritidis (ATCC 11076), Enterococcus faecalis (ATCC 19433), Escherichia coli (ATCC 11229) and Sta-Staphylococcus aureus (ATCC 25923). Therefore, this specie can be seen as an excellent source of protein, carbohydrates and relatively stable phenolic compounds for a period of 270 days of storage at room temperature, making it important for food security and nutrition, health and social welfare.

Les organismes vivants produisent des peptides antimicrobiens (PAMs) pour se protéger contre les microbes. La résistance croissante aux antibiotiques nécessite le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques et les PAMs sont des candidats prometteurs pour résoudre ce problème. Ils possèdent une activité à large spectre et leur principal mécanisme d'action par perméation de la membrane engendre peu de phénomènes de résistance. Néanmoins, leur faible biodisponibilité empêche leur utilisation. Certaines limitations peuvent être surmontées en développant des mîmes de PAMs qui conservent leur activité mais avec un potentiel thérapeutique accru. Les peptoïdes (oligomères de N-alkylglycine) structurés en hélice cationique amphiphile sont de bons mimes de PAMs. Les peptoïdes sont plus flexibles que les peptides en raison de l'isomérie cis/trans des amides N,N-disubstitués ; cependant la conformation des amides peut être contrôlée par un choix judicieux des chaînes latérales. Le but de cette thèse est d'étudier l'influence de chaînes latérales(hydrophobes ou cationiques) bloquant la conformation des amides en cis et induisant une structure hélicoïdale de type PolyProline I (PPI) robuste, sur l’activité antibactérienne et la sélectivité de peptoïdes. La conception, la synthèse et l’étude conformationnelle de nouveaux oligomères peptoïdes cationiques portant des chaînes latérales de type tert-butyle et/ou triazolium ont été réalisées. Dans un premier temps, la synthèse en solution d'oligomères à base de tert-butyle a été développée puis une stratégie de synthèse en phase solide a été mise en place pour accéder aux oligomères à base de 1,2,3-triazolium. Ensuite, ces nouveaux oligomères ont été évalués pour leur activité vis à vis d’un panel de bactéries Gram-positive et Gram-négative, leur l'activité antibiofilm et leur sélectivité cellulaire. Enfin, pour visualiser les effets des peptoïdes amphiphiles sur les bactéries, une étude de microscopie a été réalisée. / Living organisms produce antimicrobial peptides (AMPs) to protect themselves against microbes.The growing problem of antimicrobial resistance calls for new therapeutic strategies and the natural AMPs have shown ground-breaking potential to address that issue. They show broad-spectrum activity and their main mechanism of action by bacterial cell membrane disruption implies low emergence of resistance which makes them potent candidates for replacing conventional antibiotics. Nevertheless, few hurdles are impeding their use, notably poor bioavailability profile. Some of these limitations can be overcome by developing peptidomimetics of AMPs which exhibit antibacterial activities together with enhanced therapeutic potential. Peptoids (i.e. N-alkyl glycine oligomers) adopting cationic amphipathic helical structures are mostly competent AMP mimetics. From a conformational point of view, peptoids are fundamentally more flexible than peptides primarily due to the cis/trans isomerism of N,N-disubstituted amides but studies in this area have shown that cis amide conformation can be controlled by careful choice of side-chain to set a PolyProline I-type helical structure of peptoids. In this thesis, the genesis of novel amphipathic cationic peptoids carrying cis-directing tert-butyl and/or triazolium-type side-chains and their untapped potential to act against bacteria will be discussed comprehensively. First, the solutionphase synthesis of tert-butyl-based oligomers was developed. Second, novel method of solid-phase submonomer synthesis was optimised to access 1,2,3-triazolium-based oligomers. Then, the synthesised cationic oligomers were evaluated for their antibacterial potential, followed by antibiofilm activity and cell selectivity assays. In the end, to have insights on the mode of action of amphipathic peptoids, microscopy was carried out.

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