Orientador: Anita Jocelyne Marsaioli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-15T06:36:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Angolini_CelioFernandoFigueiredo_M.pdf: 1807918 bytes, checksum: 1025a83a0e328d289f9384739f1f7b1c (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O principal objetivo desse trabalho foi avaliar a biodegradação de petróleo e suas implicações nos parâmetros de correlação do óleo realizada por microrganismos isolados da Bacia de Campos (RJ) e de consórcios microbianos da Bacia Potiguar (RN). Os experimentos de biodegradação foram adaptados à escala laboratorial, a fim de mimetizar um reservatório de petróleo. O estudo das atividades enzimáticas com moléculas representantes de algumas classes de biomarcadores de petróleo revelou a existência de enzimas capazes de realizar algumas reações como as de: lipase, esterase, epóxido-hidrolase, mono e dioxidases, redutases e liases (reações de formação e/ou rompimento de ligações carbono-carbono). Atividades essas importantes na degradação do petróleo e de outras fontes de carbono. Nos experimentos com biodegradação de petróleo pôde-se perceber que os microrganismos isolados atuaram de forma diferente entre si sobre as diferentes classes de biomarcadores. De maneira geral a biodegradação dos microrganismos isolados com o óleo P1 apresentou uma preferência na seguinte ordem: hidrocarbonetos saturados > aromáticos leves > bicíclicos > terpanos tricíclicos e hopanos. Já para o consorcio avaliado, recuperado do óleo da bacia Potiguar, frente ao óleo PS1 observou-se a seguinte seqüência de biodegradação: hidrocarbonetos leves> aromáticos leves> terpanos tricíclicos. Sendo que os hidrocarbonetos mais pesados e hopanos não apresentaram uma biodegradação tão significativa. Os resultados obtidos foram importantes para concluir que alguns dos parâmetros de biodegradação utilizados em geoquímica orgânica variam muito em função do tipo de atuação da microbiota específica presente no reservatório. / Abstract: The main objective of this study was to evaluate the oil biodegradation of the Pampo Sul oil field (Campos Basin , RJ) isolated microorganisms and the Potiguar Basin (RN) microbial consortia and how they affected the geochemical parameters. The biodegradation experiments of selected molecules, chosen to represent some petroleum biomarker classes, were adapted to the laboratory scale trying to mimic an oil reservoir, revealed the presence of lipases, esterases, epoxide hydrolases, mono and dioxygenases, reductases and some C-C bond cleaving and bond making (liases) enzymes. These activities are important for oil degradation and of other carbon sources. In experiments of oil biodegradation these microorganisms had a different beaviour upon each biomarker class. In general the biodegradation of microorganisms with the oil P1 showed a preference for: hydrocarbons > light aromatic > bicyclic terpanes > tricyclic terpanes and hopanes. Microorganims from Potiguar Basin oil had a different preference in biodegradation: light hydrocarbons> light aromatic > tricyclic terpanea, and the heavier hydrocarbons and hopanes showed no significant biodegradation. In conclusion, these results reveal that the geochemical parameters that are proxies of biodegradation depend on the specific microbiota in the reservoir. / Mestrado / Quimica Organica / Mestre em Química

A conservação do potencial fisiológico das sementes de amendoim durante o armazenamento é considerada de grande importância pelas empresas produtoras de sementes, pois a composição química das sementes dessa espécie, ricas de lipídios, e as condições de armazenamento inadequadas interferem diretamente na longevidade das sementes. Diante disso, o objetivo desta pesquisa foi avaliar a conservação do potencial fisiológico de sementes de amendoim armazenadas em ambientes distintos, procurando identificar possíveis alterações fisiológicas durante esse período. Foram utilizados dois cultivares de amendoim (IAC OL3 e RUNNER IAC 886), cada um representado por três lotes de sementes produzidos em diferentes regiões e armazenados, durante 9 meses, em câmara fria e seca (11°C / 24% de umidade relativa do ar - UR), câmara seca (19°C / 40% UR) e ambiente natural (24°C / 66% UR), precedidos ou não da operação de debulha. O desempenho das sementes foi avaliado em épocas trimestrais, por meio dos testes de germinação e vigor (envelhecimento acelerado tradicional e com solução saturada de NaCl, condutividade elétrica, emergência de plântulas em campo, análise computadorizada de imagens de plântulas - SVIS®) e teste de sanidade; também foram determinadas a atividade das enzimas superóxido dismutase, catalase, malato desidrogenase e esterase, por meio da técnica de eletroforese. Os dados foram submetidos, separadamente para cada cultivar, a análise da variância, em delineamento inteiramente casualizado (testes em laboratório) e em blocos ao acaso (testes em campo); as médias foram comparadas pelo teste de Tukey (p ≤ 0,05). Verificou-se que o potencial fisiológico de sementes dos cultivares IAC OL3 e RUNNER IAC 886 é preservado quando armazenadas em câmara fria e seca, sendo o teor de água seguro para redução da velocidade de deterioração das sementes tanto no interior das vagens quanto debulhadas, durante o armazenamento, em ambos cultivares, é de 4,4%. O armazenamento em ambiente natural com condições sub-ótimas de temperatura e umidade relativa do ar, promove maior interferência negativa na velocidade de deterioração das sementes do que os sistemas de debulha. Alterações nos sistemas enzimáticos da superóxido dismutase e da catalase permitem identificar o progresso de deterioração de sementes de amendoim em diferentes condições de armazenamento precedidas ou não da operação de debulha. / The conservation of the physiological potential of peanut seeds during storage is considered of great importance by seed companies, since the chemical composition of the seeds which are rich in lipids, combined with inadequate storage conditions can directly interfere in the seed longevity. Thus, the objective of this research was to evaluate the conservation of the physiological potential of peanut seeds stored in different environments, seeking to identify possible physiological changes during this period. Two peanut cultivars (IAC OL3 and RUNNER IAC 886) were used, each represented by three seed batches produced in different regions and stored for 9 months in the following conditions: Cold and dry chamber (11°C / 24% relative humidity - RH), dry chamber (19°C / 40% RH), and natural environment (24°C / 66% RH), preceded or not by the threshing. Seed performance was evaluated in quarterly seasons through germination and vigor tests (traditional accelerated aging and saturated NaCl solution, electric conductivity, emergence of field seedlings, computerized analysis of seedlings images - SVIS®) and test of sanity. The activity of the enzymes superoxide dismutase, catalase, malate dehydrogenase and esterase was also determined by the electrophoresis technique. The data were submitted, separately for each cultivar, to the analysis of variance, in a completely randomized design (laboratory tests) and in randomized blocks (field tests); the means were compared by the Tukey\'s test (α ≤ 0.05). It was found that the physiological potential of seeds of IAC OL3 and RUNNER IAC 886 is preserved when stored in a cold and dry chamber, being the water content safe to reduce the deterioration rate of the seeds both inside the pods and threshed, during storage, both cultivars, is 4.4%. The storage sub-optimal conditions of temperature and relative humidity as the natural environment, promotes greater negative interference in the speed of deterioration of the seeds of the threshing system. Changes in enzyme systems of superoxide dismutase and catalase identifying the progress of deterioration of peanut seeds at different storage conditions preceded or not the threshing operation.

No Brasil, vários trabalhos com pinhão-manso (Jatropha curcas L.) têm estudado a avaliação do estado nutricional, porém são poucas as investigações objetivando caracterizar a marcha de absorção, bem como as respostas bioquímicas e fisiológicas desta espécie ao manejo nutricional. antecipadamente o estado nutricional das plantas. Desse modo, o objetivou-se com este estudo avaliar a marcha de absorção no desenvolvimento inicial do pinhão-manso (Jatropha curcas L.), bem como as omissões de N, P, K, Ca, Mg e de S no crescimento inicial e no comportamento bioquímico e fisiológico dessa espécie e, por fim, prever os quadros sintomatológicos das deficiências. Para alcançar os objetivos propostos foram realizados dois experimentos simultâneos, conduzidos em casa de vegetação, sendo que as plantas foram cultivadas individualmente em vasos contendo solução nutritiva. No primeiro experimento - referente à marcha de absorção - a plantas foram cultivadas em solução nutritiva completa, sendo que as plantas eram retiradas a cada 14 dias para a determinação do acúmulo de massa seca e macronutrientes. No segundo experimento as plantas foram cultivadas em solução completa (controle) e omissão individual de N, P, K, Ca, Mg e de S. Neste experimento foram realizados testes bioquímicos e fisiológicas para a previsão de desordens nutricionais aos 20, 30, 40 e 120 dias após o inicio dos tratamentos. As primeiras manifestações de deficiência foram observadas para o Ca e N, seguidas das de Mg e K, contudo não foram observados sintomas de carência de P e S. As atividades das enzimas redutase do nitrato, da fosfatase ácida e da peroxidase, bem como a avaliação das concentrações de poliaminas, efetuadas no início do desenvolvimento das plantas, demonstraram ser indicadores para previsão das desordens nutricionais de N, P e K, respectivamente. As omissões individuais dos macronutrientes limitaram o desenvolvimento inicial do pinhão-manso, reduziram os teores de clorofila e a taxa fotossintética de forma distinta. Porém, a omissão de Ca foi a que mais limitou o desenvolvimento dessa espécie para todas as variáveis avaliadas / In Brazil, several studies with physic nut (Jatropha curcas L.) have studied the assessment of nutritional status, but there are few investigations aiming to characterize the uptake and the biochemical and physiological responses to nutritional management of this species, for the purpose of prediction the nutritional status of plants. Thus, the objective with this study was to evaluate the uptake in the initial development of physic nut (Jatropha curcas L.), as well as the omission of N, P, K, Ca, Mg and S, to physiological and biochemical assessments, and finally, predicting symptomatology frames deficiencies. To achieve the proposed objectives two experiments were conducted in a greenhouse. The plants were grown individually in pots containing nutrient solution. In the first experiment - uptake of macronutrients - the plants were grown in complete nutrient solution, whereas plants were taken every 14 days for the determination of dry matter and macronutrients accumulation. In the second experiment, the plants were grown in complete solution (control) and the omission of N, P , K , Ca , Mg and S. In this experiment biochemical and physiological tests were performed for predicting nutritional disorders at 20, 30, 40 and 120 days after initiation of treatment. The first manifestations of deficiency were observed for Ca and N, followed by Mg and K, but don\'t were observed symptoms of P and S deficiency. The activities of nitrate reductase, acid phosphatase and peroxidase, as well as the assessment of concentrations of polyamines, made in the early development of the plant, proved to forecast indicators of nutritional disorders of N, P and K, respectively. The individual macronutrients omissions limited the initial development of physic nut, in addition, reduced chlorophyll content and photosynthetic rate differently. However, the omission of Ca was the most limited growth of this species for all variables

Com a grande demanda por derivados da cana-de-açúcar no Brasil a expansão de área para produção, assim como o aumento da produtividade tem sido foco para áreas agrícolas na região centro-sul. Portanto áreas que anteriormente eram dedicadas a pastagem estão tornando-se cultivo de cana-de-açúcar. Essa mudança está ocorrendo com uma grande rapidez e por esse motivo preocupações com a sustentabilidade do solo estão sendo levantadas. O objetivo deste trabalho foi verificar como a atual mudança de uso da terra de pastagem para cultivo de canade- açúcar impacta atributos microbiológicos quantitativos e funcionais do solo em um transecto edafoclimático na região centro-sul do Brasil tendo a vegetação nativa como referência. Para isso foram feitas análises do carbono e nitrogênio da biomassa microbiana do solo segundo Vance, Brookes e Jenkinson (1987) e análises da atividade enzimática da β-glicosidase, fosfatase ácida e alcalina segundo Tabatabai (1994). Verifica-se a tendência de reduzir a fertilidade na pastagem em relação a mata nativa e posteriormente aumentar com o uso de fertilizantes na cana-de-açúcar. O estoque de C tem um menor valor na pastagem quando não manejada em Lat S 17º, diminui na sequencia de mudança dos sistemas de uso da terra em Lat S 21º, porém uma recuperação na mudança para cultivo de cana-de-açúcar e é maior em Lat S 23º quando a textura do solo é mais argilosa. Existe uma diminuição do estoque de CBM das matas nativas para as pastagens e um aumento nos cultivos de cana-de-açúcar em Lat S 17º e Lat S 21º. Em Lat S 23º a pastagem apresenta maior CBM do que os outros sistemas de uso da terra. Nos locais de estudo a menor relação CBM/C Total foi de 2,54% na mata nativa em Lat S 17º e a maior de 5,74% na pastagem de Lat S 23º. O N é um elemento muito sensível, em todos os atributos analisados a mudança de uso da terra causou uma grande diminuição, e a degradação do solo é o fator que causa o grande impacto nesses atributos. A textura argilosa do solo garante maior atividade enzimática, porém em cultivos de cana-de-açúcar a atividade diminui independente da classe textural. Os mesmos usos da terra em diferentes locais não podem ser analisados como repetições. Sendo assim pode-se concluir que nos casos analisados o impacto da mudança de uso da terra de pastagem para cultivo de cana-de-açúcar se manifestou de forma diferente em cada local, não permitindo uma generalização. / The great demand for derivatives of sugarcane in Brazil is the motive for the area expansion for production as well as the increase of productivity have been the focus of agricultural areas in the center-south region. So areas that were previously pastures have been changing for sugarcane cultivation. This change has occured with great speed and therefore concerns about the sustainability of soil have been raised. The aim of this study was to determine how the current change from pasture to sugarcane cultivation impacts quantitative and functional microbiological attributes of soil in a soil climatic zone in the central-south region of Brazil considering the native vegetation as reference. For it were made analysis of soil microbial biomass carbon and nitrogen according to Vance, Brookes and Jenkinson (1987) and analysis of enzymatic activity of β-glucosidase, acid and alkaline phosphatase according to Tabatabai (1994). There is a tendency to reduce fertility in pasture compared to native vegetation and then increase with the use of fertilizers in sugarcane cultivation. The stock of C has a lower value in the pasture when there is no fertilizers in Lat S 17º, decreases in the land use change in Lat S 21º, but there is a recovery in the switch over to sugarcane cultivation and it is the biggest in Lat S 23º when the soil texture is clayey. There is a decrease in the stock of CBM from native forests to pastures and an increase in sugarcane cultivation in Lat S 17º and Lat S 21º. In Lat S 23º the pasture has higher CBM stock than other land use systems. In the study sites the reason between CBM and C Total was 2.54% in the native vegetation in Lat S 17º and the highest 5.74% in the pasture of Lat S 23º. The N is a very sensitive element, in all attributes analyzed, the land use change caused a large decrease, and soil degradation is the factor that causes serious impact on those attributes. The clayey soil ensures greater enzymatic activity, but in sugarcane cultivation decreases the activity independent of the texture. The same land uses in different locations can\'t be analyzed as repetitions. Therefore in the cases analyzed the impact of the change from pasture to sugarcane cultivation was differently in each place, not allowing a generalization.

No Brasil são abatidos por ano cerca de 34 milhões de cabeças de rebanho bovino, sendo que cada animal abatido pode produzir aproximadamente 25 kg de conteúdo ruminal. Este resíduo se não disposto adequadamente pode ser considerado como um material de risco ambiental, necessitando assim de especial atenção no seu gerenciamento. Uma forma sustentável de tratamento do resíduo ruminal é a transformação deste em uma fonte orgânica de nutrientes e de microrganismos potenciais para produção de enzimas que podem ser utilizadas de diversas formas em processos biotecnológicos. O objetivo do trabalho foi a obtenção de cultura mista a partir de bactérias celulolíticas oriundas do conteúdo ruminal bovino no processo de compostagem e fungos filamentosos. Duzentas e cinquenta bactérias isoladas aos 7, 21, 39 e 62 dias ao longo do processo de compostagem foram analisadas quanto ao potencial de produzir enzimas celulolíticas. Na primeira triagem foram selecionadas 16 bactérias. Após os testes enzimáticos em meio liquido contendo Xilana e CMC para determinar Xilanase e CMCase respectivamente, os melhores resultados para CMCase foram dados pelas bactérias: 1T54(0.72 U/mL), 2T47(0.9 U/mL), 2T43.1(1.48 U/mL), 3T56.1(0.9 U/mL) e 3T32(1.12 U/mL) e para xilanase: 1T54(9.67 U/mL), 2T42.1(5.21 U/mL), 2T43.1(5.58 U/mL), 2T03(5.33 U/mL), 3T56.1(29.77 U/mL), 2T37.1(29.06 U/mL) e 3T32(5.82 U/mL). As melhores combinações entre bactérias foram 1T54+2T43.1, 2T37.1+2T47 e 3T56.1+3T32. E entre fungos e bactérias respectivamente (Bactéria+Fungo), as linhagens 2T43.1 +1T1502 e 1T54+1T1502. As linhagens de bactérias e fungos filamentosos cultivados em culturas mistas promoveram 12 combinações entre as bactérias e 14 entrelaçamentos mútuos entre 13 fungos testados. As melhores combinações entre bactérias foram: 1T54+2T43.1, 2T37.1+2T47 e 3T56.1+3T32. E entre fungos e bactérias respectivamente (Bactéria+Fungo) as 2T43.1 +1T1502 e 1T54+1T1502. As bactérias isoladas de resíduo ruminal expressaram capacidade de produção enzimáticas de CMCase e xilanase assim como apresentaram entrelaçamentos mútuos entre si e com fungos, mostrando que os isolados podem ser combinados para a formação de cultura mista e usadas para testes em leiras de compostagem como aceleradores de decomposição. / In Brazil, about 34 million head of cattle are slaughtered each year, and each slaughtered animal can produce approximately 25 kg of ruminal contents. This residue, if not disposed of properly, can be considered as an environmental risk material, thus requiring special attention in its management. A sustainable form of treatment of the ruminal residue is the transformation of this into an organic source of nutrients and potential microorganisms for the production of enzymes that can be used in various forms in biotechnological processes. The objective of the work was to obtain a mixed culture from cellulolytic bacteria derived from bovine ruminal content in the composting process and filamentous fungi. Two hundred and fifty bacteria isolated at 7, 21, 39 and 62 days throughout the composting process were analyzed for the potential to produce cellulolytic enzymes. At the first screening, 16 bacteria were selected. After the enzymatic tests in liquid medium containing Xylan and CMC to determine Xylanase and CMCase respectively, the best results for CMCase were given by the bacteria: 1T54 (0.72 U/mL), 2T47 (0.9 U/mL), 2T43.1 (1.48 U/mL), 3T56.1 (0.9 U/mL) and 3T32 (1.12 U/mL) and for xylanase: 1T54 (9.67 U/mL), 2T42.1 (5.21 U/mL), 2T43.1 (5.58 U/mL), 2T03 (5.33 U/mL), 3T56.1 (29.77 U/mL), 2T37.1 (29.06 U/mL) and 3T32 (5.82 U/mL). The best combinations among bacteria were 1T54 + 2T43.1, 2T37.1 + 2T47 and 3T56.1 + 3T32. Among fungi and bacteria respectively (Bacteria + Fungus), the strains 2T43.1 + 1T1502 and 1T54 + 1T1502. Bacteria and filamentous fungi strains cultured in mixed cultures promoted 12 combinations between bacteria and 14 mutual interlacements among 13 fungi tested. The best combinations among bacteria were: 1T54 + 2T43.1, 2T37.1 + 2T47 and 3T56.1 + 3T32. Among fungi and bacteria, respectively, (Bacteria + Fungus) the 2T43.1 + 1T1502 and 1T54 + 1T1502. Bacteria isolated from ruminal residue expressed an enzymatic production capacity of CMCase and xylanase as well as showing mutual entanglement with each other and with fungi, showing that the isolates can be combined for mixed culture formation and used for composting as well as decomposition.

Devido à necessidade de se conhecer os impactos que as diversas atividades antropogênicas exercem sobre os ecossistemas torna-se relevante o estudo dos organismos aquáticos perante os resíduos tóxicos resultantes, com o objetivo de facilitar a identificação de áreas poluiídas ou contaminadas e estudos de meios atingidos por estes agentes poluentes. Estudo da microalga em contato com o fenol em concentrações conhecidas, compreende a determinação dos efeitos tóxicos e geração de metabólitos, caracterizando uma possível utilização deste microorganismo como bioindicador para contaminações do poluente. Determinou-se as concentrações de fenol capazes de em 24 horas inibirem o crescimento das células de L. polyedrum em 20 e 50% (IC 20 e IC 50) respectivamente 40 µmol.L-1 e 120 µmol.L-1. Identificou-se a necessidade de padronização das variáveis na execução dos ensaios dose-resposta com algas, permitindo construir protocolos que auxiliariam a obtenção de legislações que assegurem os limites de compostos tóxicos aos organismos costeiros. Calculou-se que a microalga L. polyedrum possui uma taxa de biodegradação do fenol por célula na média de aproximadamente (0,02 µmol.h-1.cel-1), capaz de biotransformar 120 µmol.L-1 de fenol em um período de 16 horas. Vias de biotransformação do fenol na microalga L.polyedrum se dão pela conjugação com a glutationa, catalisada por glutationa S-transferase e pela via metabólica de fenol hidroxilase e catecol 2,3-dihidroxigenase. Identificou-se a geração do ácido 2-hidroximucônico semialdeído, 1,2-dihidroxibenzeno (Catecol) e ácido 2-oxo 4-pentenóico como metabólitos resultantes da exposição de L. polyedrum ao fenol. O composto orgânico fenol é capaz de induzir um estado de aumento na atividade antioxidante da microalga L. polyedrum, sendo as enzimas superóxido dismutase e catalase os melhores biomarcadores, por terem sua expressão até três vezes maior no grupo exposto. Determinou-se que a razão GSH/GSSG no grupo tratado com fenol é menor, devido ao aumento de 20 ng.mL-1 de GSSG, expressando o efeito oxidativo no sistema glutationa, que em condições normais possui os níveis de GSSG muito abaixo dos de GSH. A avaliação fotossintética sugeriu que o fenol interferiu relativamente na fotossíntese da microalga em um curto intervalo de tempo, demonstrando a promissora sensibilidade a este poluente presente no ambiente marinho. / Due necessity of knowing and understand the impacts of diverse anthropogenic activities exerted above ecosystems became relevant the study of aquatic organisms exposed to toxic waste, this can facilitate the identification of polluted or contaminated areas. Study of microalgae in contact with phenol at known concentrations, comprehended a determination of the toxic effects and generation metabolites of characterizing the possible use of the organism as a bioindicator to contamination of the pollutant. In this work it was determined in 24 hours those inhibitor phenol concentrations of cell growth of L.polyedrum on 20% and 50% (IC 20 and IC 50) respectively 40 µmol.L-1 and 120 µmol.L-1. Acknowledged need for standardization of variables in the implementation of dose-response tests with algae, allowing you to build protocols that would help to obtain laws that ensure the limits of toxic compounds to coastal organisms. It was assumed that the L. polyedrum microalgae has a biodegradation rate of phenol per cell on average of about (0,02 µmol.h-1.cel-1), capable of biotransformation 120 µmol.L-1 of phenol in a period of 16 hours. Biotransformation pathways of phenol in the microalgae L. polyedrum occur by conjugation with glutathione, catalyzed by glutathione S-transferase and the metabolic pathway of phenol hydroxylase and catechol 2,3-dihydroxygenase. We identified 2- hydroxy muconic semialdehyde acid, 1,2-dihydroxybenzene (catechol) and 2-oxo-4-pentenoic acid as metabolites resulting from exposure to phenol. The phenol is able to induce a high active antioxidant enzymes on L. polyhedron, and the enzymes superoxide dismutase and catalase the best biomarkers since were induced three times more in the exposed group. It was determined that the GSH / GSSG ratio in the group treated with phenol, GSSG has an increase of 20 ng.mL-1. Evaluation suggested that the phenol interfered on photosynthesis of microalgae in a short time, showing promising sensitivity to this pollutant in the marine environment.

As comunidades microbianas regulam a ciclagem de nutrientes no solo. O impacto das mudanças climáticas sobre estas poderia alterar a estrutura, a função e provocar um desequilíbrio dos nutrientes no ambiente. O principal objetivo desse trabalho foi estudar o impacto da umidade sobre a diversidade e atividades enzimáticas das comunidades bacterianas em microcosmos compostos por solos dos biomas Caatinga e Mata Atlântica. Amostras de solo foram coletadas nos seguintes estados brasileiros: Bahia, Pernambuco e São Paulo totalizando quatro pontos de coleta, com um ponto em cada estado e dois pontos no estado de São Paulo. As amostras de solo dos dois biomas, foram incubadas em microcosmos, com três ciclos de umidade (60 %- 30 %, umidade relativa) e para cada ciclo de umidade, foram construídas uma biblioteca do gene 16S rRNA. Nas análises de alfa diversidade, foram calculados os índices PD (diversidade filogenética baseado nos ramos da árvore filogenética) e Shannon. Para avaliar a beta diversidade foi utilizado o índice Bray-Curts (índice de similaridade baseado nos grupos dominantes) e a distância UniFrac. Simultaneamente, cada uma das amostras de cada tratamento foi analisada para as seguintes atividades enzimáticas: fosfatase ácida e alcalina, arilsulfatase, desidrogenase, celulase, amilase, urease e fitase. Os resultados aqui obtidos mostraram que os filos Acidobacteria, Proteobacteria e Chloroflexi foram mais abundantes nos solos da Mata Atlântica e Actinobacteria, Proteobacteria, Chloroflexi e Acidobacteria nos solos da Caatinga, considerando a característica em estudo do efeito adverso do estresse hídrico. As classes mais prevalentes na Mata Atlântica foram Acidobacteria, Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria e Gammaproteobacteria. Enquanto que para a Caatinga, as classes prevalentes foram Ktedonobacteria, Actinobacteria-6 e Betaproteobacteria. No que diz respeito ao estresse hídrico sobre as atividades enzimáticas, os dados demonstraram efeito significativo para todos os solos amostrados, exceto para a enzima fitase. Por correlação entre as OTUs e as enzimas observou-se que grupos específicos foram correlacionados positivamente com a atividade das enzimas e com C e N total nos solos estudados. Estes resultados indicam que os ciclos de umidade afetam a distribuição taxonômica das comunidades bacterianas e as funções enzimáticas. / The microbial communities regulate the nutrient cycling in the soil. The impact of climate change on could alter the structure and function and cause an imbalance of nutrients in the environment. The main aim of this work was to study the impact of the soil humidity on diversity and enzymatic activities of bacterial communities in microcosms compounds soils of the Biosphere biomes of Caatinga and Atlantic Forest. Soil samples were collected in the following Brazilian states: Bahia, Pernambuco and Sao Paulo totaling four collection points, with a point in each state and two points in São Paulo. The soils samples of the two Biomes, were incubated in microcosms, with three humidity cycles (60% - 30% relative humidity) and for each humidity cycle, was constructed a 16S rRNA gene library. In the analyzes of alpha diversity, the PD indices were calculated (based on phylogenetic diversity branches of the phylogenetic tree) and Shannon and to test the beta diversity we used the Bray-Curts index (similarity index based on the dominant groups) and the distance UniFrac. Simultaneously, each soil sample of each treatment was analyzed for the following enzymatic activities: acid and alkaline phosphatase, arylsulfatase, dehydrogenase, cellulase, amylase, urease and phytase. The results herein obtained showed that the Phyla Acidobacteria, Proteobacteria and Chloroflexi were more abundant in the soils at Atlantic Forest, and Actinobacteria, Proteobacteria, Chloroflexi and Acidobacteria in the soils of Caatinga, considering the studied trait of the adverse effect of water stress. The most prevalent classes in the Atlantic Forest were Acidobacteria, Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria and Gammaproteobacteria. While for the Caatinga, the prevalent classes were Ktedonobacteria, Actinobacteria-6 and Betaproteobacteria. In regard to the hydric stress on the enzymatic activities, the data showed significant effects for all sampling soils, except for the enzyme phytase. By correlations between OTUs and enzymes it was observed that specific groups were positively correlated with the activity of the enzymes and carbon and total nitrogen in the studied soils. These results indicate that humidity cycle affects the taxonomic distribution of bacterial communities and the enzymatic functions.

O processamento da uva para produção de suco e vinho engloba diferentes processos tecnológicos, como por exemplo, o tratamento enzimático, onde usualmente são utilizadas preparações de enzimas comerciais, buscando-se aprimorar processos como clarificação e extração. Entretanto, esse é um tratamento que demanda elevado tempo de processamento, sendo relevante a busca por novas tecnologias a fim de apurar o processo. O ultrassom pode ser utilizado como uma alternativa para reduzir o tempo de processamento e acrescer qualidade ao produto, pois além de ser uma técnica sustentável, pode proporcionar benefícios no uso combinado com enzimas, favorecendo as reações em decorrência de seus efeitos. Neste trabalho, o uso em conjunto de tratamento enzimático (ET), ultrassom (US), e agitação mecânica (MS) foi avaliado na extração do mosto da uva Cabernet Sauvignon, a fim de compreender os efeitos das técnicas combinadas. Inicialmente, nove preparados enzimáticos comerciais foram caracterizados segundo suas atividades enzimáticas e aplicados para extração do mosto, avaliando a variação de temperatura (40, 50 e 60 °C), tempo (15 e 30 min), e concentração de enzima (0,01 a 2,0 U.g-1). Os melhores resultados foram obtidos com o preparado Zimopec PX5® nas condições de 1,0 U.g-1 de pectinase a 50 °C por 30 min. A extração do mosto apresentou aumento significativo nos parâmetros de qualidade avaliados (cor, sólidos solúveis totais, rendimento de extração, capacidade antioxidante, antocianinas totais) quando os três métodos de extração (US, MS e ET) foram combinados, principalmente na presença do ultrassom. Tendo em vista o efeito sinérgico obtido entre a aplicação enzimática e o ultrassom na extração do mosto, um novo estudo foi conduzido buscando investigar a influência da sonicação na eficiência catalítica das enzimas pectinase (PE), xilanase (XLN) e celulase (CE). Para isso, as atividades enzimáticas foram avaliadas em diferentes pHs e em amostras de enzima e substratos submetidas a um tratamento prévio de sonicação por tempos determinados (0 – 30 min). Os parâmetros cinéticos e termodinâmicos foram estimados, apresentando um efeito positivo do US na atividade das enzimas. A sonicação prévia do substrato contribuiu significativamente para o aumento da atividade de XLN, enquanto a sonicação prévia da enzima melhorou a atividade da CE e PE. Os resultados apresentaram um aumento na velocidade de hidrólise das enzimas com o uso do US, assim como um aumento da eficiência catalítica (Vmax/Km), mostrando o potencial da aplicação do US para ativação das enzimas. De acordo com os resultados obtidos, pode-se afirmar que o ultrassom proporcionou melhorias na extração do mosto, podendo ser utilizado como uma técnica alternativa de processo, bem como apresentou efeitos benéficos sobre as atividades enzimáticas. / Grape processing for juice and wine production encompasses different technological processes, such as enzymatic treatment, that usually uses commercial enzyme preparations to improve clarification and extraction processes. However, this is a treatment that demands high processing time, being relevant the search for new technologies in order to improve the whole process. Ultrasound (US) can be used as an alternative to reduce the processing time and improve the quality of the product, moreover, it can provide benefits in the combined use with enzymes, favoring the enzymatic reactions. In this work, the combined use of enzymatic treatment (ET), ultrasound (US), and mechanical agitation (MS) was studied in order to understand the effects of the techniques on Cabernet Sauvignon must extraction. Initially, nine commercial enzyme preparations were characterized according to their enzymatic activities and applied to must extraction, evaluating temperature (40, 50 and 60 °C), time (15 and 30 min), and enzyme concentration (0.01 to 2.0 Ug-1). The best results were obtained for the preparation Zimopec PX5® under conditions of 1.0 U.g-1 of pectinase at 50 °C for 30 min. A significant increase on quality parameters (color, °Brix, yield, antioxidant capacity, total anthocyanins) was obtained to extraction combining the three methods (US, MS and ET), mainly when US were applied. Based on these previous results, a new study was conducted to investigate the influence of sonication on the catalytic efficiency of the enzymes pectinase (PE), xylanase (XLN) and cellulase (CE). The enzymatic activities were evaluated at different pH and in samples of enzyme and substrates submitted to a previous treatment of sonication by determined times (0 - 30 min). The kinetic and thermodynamic parameters were estimated, showing a positive effect of the ultrasonic treatment on the enzymatic activity. Previous sonication of the substrate contributed significantly to the increase in XLN activity, whereas the previous sonication of the enzyme improved the activity of CE and PE. This research showed the potential benefits of ultrasound treatment on reaction rate and catalytic efficiency (Vmax/Km) improvement of enzymes, attesting that US can be used to increase the catalytic efficiency of pectinase, xylanase and cellulase enzymes. According to the obtained results, it can be affirmed that ultrasound improved the extraction process, and can be applied as an alternative technique, as well as provided beneficial effects on the enzymatic activity.

O fósforo (P) é limitante tanto na produtividade da cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.) quanto na atividade da microbiota do solo. Em solos de regiões tropicais, devido à elevada saturação por óxidos de ferro e alumínio, o P se encontra normalmente indisponível às plantas. Portanto, o manejo da adubação de P, baseado no uso de microrganismos capazes de promover uma melhor ciclagem do P, se faz necessário. Assim, o objetivo do estudo foi avaliar as mudanças na microbiota do solo e na produtividade da cana-de-açúcar, em condições de campo, em resposta ao manejo orgânico associado à inoculação de bactérias solubilizadoras de fosfato (BSF). Para tanto, foi utilizado um composto, obtido previamente por meio da compostagem de subprodutos da indústria sucroenergética (torta de filtro e cinzas), enriquecido com fosfatos de rocha (fosfato de Araxá-FA ou fosfato de Bayóvar-FB). No campo foram estabelecidos sete tratamentos, sendo um destes o tratamento controle, adubado com superfosfato triplo. Seis tratamentos compreendiam áreas adubadas com composto, sendo duas com composto que continha FA, duas com FB e duas somente com composto sem enriquecimento com P (C). A metade dessas áreas recebeu também inoculação com BSF, contendo os tratamentos FA+I, FB+I e C+I. A inoculação foi feita com Bacillus simplex BACBR04, Bacillus sp. BACBR06 e Rhizobium sp. RIZBR0. As avaliações foram realizadas durante o primeiro ano de cultivo (cana planta) em dois períodos (aos seis e 12 meses). As mudanças na microbiota foram acessadas por meio da atividade das enzimas fosfatases (ácida e alcalina), fitases e β-glucosidase. Mudanças na estrutura da comunidade bacteriana e fúngica foram acessadas por meio do T-RFLP. A abundância dos genes 16S RNAr, phoD (relacionado à solubilização de P) e ITS foram avaliadas por meio de PCR quantitativo. A atividade das fosfatases e β-glucosidase aumentaram com a inoculação na cana adubada com composto enriquecido com fosfato de Araxá (FA+I) e também no solo adubado com composto sem enriquecimento (C+I). Nos tratamentos FA+I e C+I houve incremento do fósforo disponível e aumento de 10% na produtividade, em relação ao tratamento controle (M). As comunidades bacteriana e fúngica do tratamento C+I se estruturaram de forma distinta em relação ao tratamento controle (M). Nos solos inoculados houve menor abundância do gene ITS aos seis meses, enquanto que, para o gene 16S RNAr, os solos inoculados apresentaram menor abundância no período de 12 meses. Verificou-se que o consórcio bacteriano inoculado, associado com a aplicação de composto, superou, no primeiro ano de cultivo, o manejo rotineiramente utilizado em cana-de-açúcar (adubação com superfosfato triplo). É possível que haja efeito residual no decorrer dos ciclos da cana-de-açúcar, o que ainda reforçaria a importância do manejo orgânico associado à inoculação com BSF. / Phosphorus (P) is limiting both the yield of sugarcane (Saccharum officinarum L.) and the activity of the soil microbiota. In tropical soils, due to the high saturation of iron and aluminum oxides, P is normally unavailable to plants. Therefore, the management of P fertilization, based on the use of microorganisms that promote better P cycling is necessary. Thus, the objective of this study was to evaluate changes in the soil microbiota and in sugarcane yield under field conditions, in response to the organic management associated with the inoculation of phosphate solubilizing bacteria (PSB). In our field experiment, our fertilizer was an organic compost, previously obtained by the composting process of by-products of the sugarcane industry (filter cake and ashes), enriched with rock phosphates (Araxá phosphate-AP or Bayóvar phosphate-BP). Seven treatments were established in the field, one of which was the control treatment, fertilized with triple superphosphate. Six treatments comprised compost fertilized areas, two with compost containing AP, two with BP, and two only with compost, and without any enrichment with P (C). Half of these areas were also inoculated with PSB, containing the treatments AP+I, BP+I and C+I. Field inoculation was done with Bacillus simplex BACBR04, Bacillus sp. BACBR06 and Rhizobium sp. RIZBR0. We performed evaluations during the first year of cultivation at two periods (at six and twelve months after planting). We accessed the changes in the microbiota through the activity of acid and alkaline phosphatases, phytases and β-glucosidase. Changes in bacterial and fungal community structure were accessed through T-RFLP. We evaluated the abundance of the 16S RNAr, phoD (related to P solubilization) and ITS genes by quantitative PCR. The phosphatases and β-glucosidase activity increased with the inoculation in sugarcane fertilized with compost and enriched with Araxá phosphate (AP+I) and in the soil fertilized with compost, but without any enrichment (C+I). In these treatments (AP+I and C+I), we found an increase in available phosphorus and a 10% increase in productivity, in relation to the control treatment (M). The bacterial and fungal communities of the treatments C+I presented a different structure in relation to the control treatment (M). In the soils that received bacterial inoculations, there was a lower abundance of the ITS gene at six months, whereas for the 16S RNAr gene the inoculated soils presented lower abundance at 12 months. We verified that the inoculated bacterial consortium, associated with the application of compost, overcame the conventional management in sugarcane (triple superphosphate fertilizer) in the first year of cultivation. In addition, it is possible residual effect during the sugarcane cycles, which would further reinforce the importance of organic management associated with BSF inoculation.

Duas enzimas do clone PL14.H10 de biblioteca metagenômica de consórcio microbiano degradador de óleo diesel, EST3, da família IV, e EST5, da família V das enzimas lipolíticas, foram caracterizadas. Os modelos estruturais mostraram cap-domínio e grande cavidade interna. A EST3 hidrolisou pNP-ésteres de até 12 carbonos, com Kcat/Km para pNP-acetato foi 1533,27 s-1.mM-1. Já a EST5 hidrolisou pNP-ésteres de 2 a 14 átomos de carbono, com maior atividade em pNP-valerato, e Kcat/Km de 1732,3 s-1.mM-1. Ambas apresentaram o fenômeno da ativação térmica. A atividade máxima da EST5 se deu a 45°C e em pH 7,5. A EST3 exibiu atividade máxima em pH 6,0, a 41°C. A atividade das enzimas aumentou na presença de quase todos os íons testados, e a EST5 quase não foi influenciada por detergentes. Foram relativamente estáveis em solventes orgânicos. Um dos cristais da proteína EST5 difratou a 2,311 Å e espera-se resolver a estrutura desta proteína. Os resultados deste trabalho revelaram interessantes características da EST3 e EST5 para possíveis aplicações biotecnológicas. / Two enzymes of PL14.H10 clone from a metagenomic fosmid library from a microbial consortium specialized for diesel oil degradation, EST3, from family IV, and EST5, from the V of lipolytic enzymes were characterized. Structural models showed cap-domain and large internal cavity. EST3 hydrolyzed pNP-esters of up to 12 carbons, with Kcat/Km in pNP-acetate of 1533.27 s-1.mM-1. EST5 hydrolyzed pNP-esters from 2 to 14 carbon atoms, with greater activity on pNP-valerate, and Kcat/Km of 1732.3 s-1.mM-1. Both showed the thermal activation phenomenon. EST5 activity was optimal at 45°C and pH 7.5. EST3 exhibited maximum activity at pH 6.0, 41°C. The esterases activity increased in the presence of almost all ions tested, and EST5 was not influenced by detergents. They were relatively stable in organic solvents. One of the crystals of EST5 protein diffracted at 2.311 Å and is expected to solve the structure of this protein. The results of this study revealed interesting features of the EST3 and EST5 proteins for possible biotechnological applications.