Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia e Biociências, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:02:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339988.pdf: 8163310 bytes, checksum: b43ddb070dc466cab4a4fc63dfc32fa5 (MD5) Previous issue date: 2016 / A temperatura é considerada o fator que mais afeta a estabilidade viral no meio ambiente aquático, porém, outros fatores como a irradiação pela luz ultravioleta (U.V.), variações na salinidade e de pH e presença de outros micro-organismos podem também contribuir na diminuição da estabilidade viral. A presença e persistência viral no ambiente aquático deve ser monitorada para assegurar a qualidade da água, entretanto, em análises que envolvem uma grande quantidade de amostras, necessita-se a estocagem das amostras previamente às análises e muitas dúvidas existem em relação à estabilidade térmica dos patógenos virais em diferentes temperaturas de estocagem (22, 4, -20 e -80 °C). O objetivo da presente tese de doutoramento foi avaliar a estabilidade térmica de diferentes vírus entéricos: adenovírus humano tipo 2 (HAdV2), norovírus murino (MNV-1) e rotavírus humano (RV) cepa vacinal RotaTeq em amostras de água de superfície. Os resultados são aqui apresentados em quatro capítulos: Capítulo I: Otimização das técnicas baseadas em cultura celular: ensaio de placa de lise (PL), citometria de fluxo (CF) e ICC-et-RT-qPCR (qPCR precedido por cultura celular, tratamento enzimático e transcrição reversa) para determinar o limite de detecção de HAdV2 em amostras de água da Lagoa do Peri. Foi possível verificar que a composição da água não interferiu na detecção HAdV2 infecciosos e que o método de PL apresentou maior limite de detecção em relação à CF e ao ICC-et-RT-qPCR. As diferenças nos limites de detecção obtidos deveram-se à diferenças inerentes a cada metodologia sendo as três adotadas para avaliar a estabilidade térmica do HAdV2 realizada no Capítulo II. Capítulo II: Avaliação da estabilidade térmica do HAdV2 e MNV-1 semeados em amostras de água de superfície provenientes da Lagoa do Peri e estocadas a temperaturas de 22, 4, -20 e -80 °C. A infecciosidade do HAdV2 foi avaliada pelo período de 230 dias utilizando as técnicas citadas acima e para o MNV-1 pelo período de 180 dias utilizando PL e RT-qPCR. O HAdV2 independentemente da técnica utilizada demonstrou um perfil de decaimento em relação às temperaturas de: -80<-20<4<22 °C, sendo que, com exceção das amostras estocadas a 22 °C, o HAdV2 presente nas amostras permaneceu potencialmente infeccioso por um período acima de 230 dias de análise. O MNV-1 mostrou um perfil de decaimento diferente, em relação à técnica de PL: -80<4<-20<22 °C e o mesmo perfil apresentado pelo HAdV2 quando as amostras foram analisadas por RT-qPCR. O modelo de regressão linear estimou o tempo de inativação necessário para o decaimento de 1log10 (T90), de 50 e 33 dias respectivamente para o HAdV2 e MNV-1 quando estocados a 22 °C e avaliado por PL. Sugere-se a estocagem de amostras ambientais a 4 °C pelo período de 48 h e a -80 °C para longos períodos de estocagem. Capítulo III: Avaliação da estabilidade térmica do RV cepa vacinal nas temperaturas de 22 e 4 °C em amostras de água de manancial (Lagoa do Peri), água salobra (Lagoa da Conceição) e água de consumo não clorada durante 180 dias por PL e RT-qPCR. A estabilidade da partícula viral e do genoma foi maior quando as amostras foram estocadas a 4 °C do que a 22 °C, sendo que as amostras de água salobra apresentaram os maiores valores de decaimento em ambas as temperaturas e técnicas utilizadas, seguidas pela água da Lagoa do Peri e água de consumo. Além da ação da temperatura na inativação viral, as características físico-químicas, como a salinidade e a presença de outros micro-organismos nas amostras da Lagoa da Conceição podem ter influenciado no maior decaimento viral observado. Os valores de T90 foram de 18, 55 e 58 dias a 22 °C e 68, 155 e 240 dias a 4 °C respectivamente para as amostras da Lagoa da Conceição, Lagoa do Peri e água de consumo. A estabilidade das partículas infecciosas do RV indica a potencial transmissão horizontal da cepa vacinal. Entretanto, devido ao caráter atenuado da vacina, o monitoramento da presença de cepas vacinais e de possíveis rearranjos gênicos entre as cepas selvagens e vacinais deve ser avaliado para garantir a segurança das vacinas disponíveis, a verificação da presença de novos genótipos, auxiliando futuros estudos epidemiológicos. Capítulo IV: A padronização da metodologia de hibridização por sonda Molecular Beacon (MB) para monitorar a estabilidade do HAdV2 em águas fez parte do projeto de doutorado sanduíche realizado na Universidade da Califórnia, Riverside, EUA. O uso da sonda MB na detecção de HAdV2 foi padronizado utilizando a metodologia de conjugação ao peptídeo TAT (MB/TAT) e método de fixação e permeabilização celular comparando os resultados com a metodologia de imunofluorescência indireta (IFI). Pelo método MB/TAT foi possível visualizar o aparecimento de células fluorescentes após 6 h de infecção, com incremento da fluorescência após 8 h e, ao final de 24 h, a observação de células fluorescentes nas diferentes concentrações virais testadas. A metodologia de IFI permitiu, assim como na MB/TAT, o acompanhamento da infecção viral iniciando-se após 6 h de infecção, culminando no tempo de 24 h com um grande número de células infectadas e efeito citopático aparente. O uso da metodologia MB/TAT padronizada eliminou inúmeros passos de incubação e lavagens necessários para a IFI, entretanto precisará ser ajustada em relação à quantificação de células fluorescentes e tempos de incubação para sua posterior aplicação em amostras de águas.<br> / Abstract : The temperature is considered the main factor affecting viral stability in the aquatic environment, however, other factors such as ultra violet light irradiation (U.V.), salt concentration, pH variations and the presence of other microorganisms can also contribute to the loss of viral infectivity. Viruses presence and persistence should be monitored in the aquatic environment regarding water quality; however, extensive sampling schedules may require sample storage prior analyses. Currently, there is a lack of studies evaluating the thermal stability of viral pathogens when subjected to different storage temperatures (22, 4, -20 e -80 °C). The aim of this PhD thesis was to evaluate the thermal stability of different enteric viruses: human adenovirus type 2 (HAdV2), murine norovirus (MNV-1) and human rotavirus (RV) RotaTeq vaccine strain in surface water samples. The results are presented in four chapters: Chapter I: Optimization of the cell culture based-methods: plaque assay (PA), flow cytometry (FC) and ICC-et-RT-qPCR (qPCR preceded by cell culture, enzymatic treatment, and reverse transcription) to determine the detection limit of HAdV2 in water samples from Lagoa do Peri. The results showed that the water composition did not affect the detection of infectious HAdV2, being the detection limit higher by PA in comparison to FC and ICC-et-RT-qPCR methods. These differences are inherent according each methodology, and thus, the three methods were employed to evaluate the thermal stability of HAdV2 performed in Chapter II. Chapter II: The thermal stability of HAdV2 and MNV-1 seeded in surface freshwater from Lagoa do Peri and stored at temperatures of 22, 4, -20 and -80 °C was evaluated up to 230 days for the HAdV2 by the three methods mentioned above and over 180 days period for the MNV-1 using PA and RT-qPCR. Regardless the methodology employed, the HAdV2 demonstrated a viral decay profile according the temperatures as follows: -80<-20<4<22 °C, and, except for samples stored at 22 °C, HAdV2 present in the samples remained potentially viable for a period up to 230 days of analysis. The MNV-1 showed a different decay profile in relation to the PA technique, as follows: -80<4<-20<22 °C and the same profile presented by HAdV2 when the samples were analyzed by RT-qPCR. The T90 values (time required to 1log10 inactivation) estimated by linear regression model, were 50 and 33 days respectively for HAdV2 and MNV-1 when stored at 22 °C and evaluated by PA. These findings suggest the sample storage prior analyses at 4 °C for a short period (48 h) and -80 °C for long term storage periods. Chapter III: Evaluation of the thermal stability of RV vaccine strain stored at the temperatures of 22 and 4 °C in different water matrices: surface freshwater (Lagoa do Peri), brackish water (Lagoa da Conceição) and non-chlorinated drinking water over a 180 days period by PA and RT-qPCR. Regardless the storage temperature the viral particle stability was more affected than the genomic stability, highlighting the highest decay obtained for the brackish water samples in both temperatures, followed by Lagoa do Peri and drinking water samples. The highest reduction on the virus titer obtained in this water sample is probably due to the action of the temperature and physicochemical characteristics, such as salinity concentration and also, the presence of other microorganisms in this environment, that may contribute on the virus loss due to predation. The samples stored at 22 °C showed the lowest T90 values 18, 55 and 58 days and at 4 °C the T90 values were 68, 155 and 240 days respectively for samples from Lagoa da Conceição, Lagoa do Peri and drinking water. The stability of infectious RV vaccine strain particles shows the potential horizontal transmission of the vaccine. Due to its attenuated nature, the presence of vaccine strains and the possible occurrence of gene reassortments between wild and vaccine strains should be monitorated regarding vaccine safety, circulation of new genotypes, as well, further epidemiological studies. Chapter IV: The validation of the HAdV2 detection by using a Molecular Beacon (MB) hybridization methodology to evaluate HAdV2 stability in water samples was part of the sandwich PhD project performed at the University of California, Riverside, USA. Two different approaches were employed in order to HAdV2 detection using MB probe: MB conjugated with TAT peptide (MB/TAT) and a cell fixation and permeabilization method. Both methodologies were compared with the Indirect Immunofluorescence (IFA). By applying the MB/TAT method it was possible to observe fluorescent cells, indicating the beginning of viral replication within 6 h post infection. The fluorescence signals increased after 8 and 24 h post infection showing differences between the virus concentrations over time. The IFA methodology, as observed in MB/TAT, allowed monitoring the virus infection over the period analyzed, which the first fluorescence signals starting at 6 h post infection, ending the period of 24 h with a large number of infected cells and apparent cytopathic effect. The MB/TAT methodology standardized is more rapid and effective than IFA because avoid several steps of incubation and washes, however, it must be adjusted in relation to the quantification of fluorescent cells and incubation times for further application in water samples .

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Florianópolis, 2016 / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:10:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 341267.pdf: 4815344 bytes, checksum: 2b922051de5cdad7f580aade59a47305 (MD5) Previous issue date: 2016 / O presente estudo objetivou determinar a influência da origem geográfica (OG), sazonalidade e variáveis ambientais (temperatura e altitude) na composição química da própolis produzida em Santa Catarina (SC). Adicionalmente, identificou-se entre as amostras com maior concentração de compostos fenólicos, os metabólitos candidatos a marcadores e as eventuais espécies botânicas fontes de resina. Para tal, os teores de fenólicos totais (FT), flavononas e flavonóis (FF), flavanonas e dihidroflavonois (FD), extrato seco e a atividade antioxidante (ensaio do radical DPPH) de extratos hidroalcoólicos de própolis (EHP), coletadas ao final de cada estação nos anos de 2010 e 2011, em vinte apiários de SC (n=133), foram determinados. Os resultados revelaram teores superiores de FT, FF e FD, porém similar atividade antioxidante, em amostras coletadas em maiores altitudes (=900m). A influência das variáveis ambientais foi determinada via análises de predição à classificação da própolis quanto a região de coleta ou estação, utilizando-se dados de espectrofotometria de varredura UVVis (200-700 nm) dos EHP. Os modelos de classificação quanto a região e sazonalidade alcançaram acurácias de até 75% e 46%, respectivamente. Para o detalhamento da caracterização química de própolis coletadas em altitude (n=27), duas abordagens analíticas foram adotadas: i) injeção direta em espectrômetro de massa (EM), utilizando como fonte de ionização electrospray em modo negativo [IES(-)] e, ii) CLAE acoplada à EM em tandem (EM/EM). Quarenta e cinco compostos foram identificados e a seleção dos analitos majoritários nas amostras permitiu identificar dois tipos de perfis químicos: i) contendo ácidos diterpênicos (ácidos isocupréssico, comúnico, 15-acetoxiisocupréssico, agático e agatálico), identificados na própolis de Água Doce, Bom Retiro, Urupena, Porto União e São Joaquim (SJ), e ii) rico em substâncias comuns à própolis verde como a artepillin C, bacarina e drupanina, restrito à própolis de SJ. A análise comparativa dos espectros de massas de amostras destes quimiotipos com os de resinas de Baccharis dracunculifolia e Araucaria angustifolia, revelou ser B. dracunculifolia a principal fonte de resina à produção de própolis em SJ, enquanto a própolis contendo ácidos diterpênicos teve seu perfil químico associado à resina incolor de A. angustifolia. Estes resultados indicam que a própolis coletada na regiões de altitude em SC destaca-se em relação as demais regiões do estado, apresentando dois quimiotipos principais, um contendo metabólitos típicos de própolis verde e outro ácidos diterpênicos, provenientes da singular cobertura vegetal do estado. <br> / Abstract : This study aimed to determine the influence of geographical origin (G.O.), seasoning, and environmental factors (temperature and altitude) on the chemical composition of propolis produced in Santa Catarina (SC). Besides, propolis samples with superior content of phenolic compounds and flavonoids were further investigated regarding their eventual biochemical markers and the botanical species sources of resins for its production. Firstly, the total content of phenolic compounds (TP), flavones and flavonols (FF), flavanones and dihydroflavonols (FD), dry extract and antioxidant activity (DPPH radical assay) were determined in propolis samples collected in SC, over the seasons in 2010 and 2011, from twenty apiaries (n=133). The results shown that samples from regions with altitude = 900m presented superior amounts of TP, FF, and FD, while the antioxidant activity was similar regardless the G.O. and season of harvest. In a second experimental approach, attempts to classify propolis according to their G.O. and season of collection were performed by applying supervised prediction models on the UV-Vis scanning (200-700 nm) data set. The classification models built reached accuracies of 75% and 46%, in the best cases, to predict the region and season of harvest of propolis samples, respectively. Further, to better characterize the chemical composition of propolis with G.O. in high altitudes regions (n=27), two analytical approaches were adopted: i) direct injection of the extracts into mass spectrometer (MS) equipped with an electrospray ion source, operating in negative mode [IES(-)] and ii) HPLC-MS/MS, allowing to identify forty-five compounds. Besides, two main chemotypes of propolis were detected: i) the first one rich in diterpene acids, such as isocupresic acid, communic acid, agathic acid, agathalic acid, and 15- acetoxy-cupressic acid and, ii) the second group, restricted to SJ propolis, characterized by containing compounds usually found in green propolis, e.g., artepillin C, baccharin, and drupanin. Finally, mass spectra of the EHs of propolis were compared to those of resins from Baccharis dracunculifolia and Araucaria angustifolia species. It was possible to identify B. dracunculifolia as the main source of resin in SJ propolis, while A. angustifolia seemed to be a relevant source of diterpenic acids altitude propolis. These results indicate that catarinense propolis with G.O. in regions above 900m show a peculiar chemical profile as two main chemotypes of propolis could be found: one characterized by the presence of biochemical marker typical of green propolis, and a second group with diterpenic acids, both resulting from the particular flora of SC.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Florianópolis, 2016 / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:11:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340462.pdf: 1505088 bytes, checksum: a16e2e2d9a9e92fde60d1010eb026ecc (MD5) Previous issue date: 2016 / A dengue é considerada um grande problema de saúde pública em regiões tropicais e subtropicais do mundo. O principal alvo de anticorpos para o vírus da dengue (DENV) é a proteína do envelope (E). Áreas da proteína E que são conservadas estruturalmente e funcionalmente podem ser alvos de anticorpos neutralizantes contra os quatro sorotipos. Dados de bioinformática da proteína E do DENV identificaram a presença de um peptídeo altamente conservado na estrutura de todos os quatro sorotipos virais, localizado no E-DII da proteína viral. O peptídeo E250-270 constitui a maior porção conservada e é exposto na conformação trimérica da proteína E. Acredita-se que anticorpos direcionados contra ele possam ser neutralizantes. O presente trabalho avaliou a presença de anticorpos anti-E250-270 em soro de pacientes infectados. Para tanto, um ELISA indireto contra E250-270 foi desenvolvido. Inicialmente foram expressas as proteínas GST e KLH fusionadas ao peptídeo e ambas foram utilizadas como antígenos de imunização para obtenção de anticorpo monoclonal contra o E250-270. Para o ELISA indireto, foram selecionadas 82 amostras, 54 positivas para dengue (DV) e 28 de doadores saudáveis. A área sob a curva (ASC) foi calculada para cada amostra através de uma leitura cinética de 30 minutos (DO 450 nm) e a curva ROC foi construída visando o critério de máxima sensibilidade e especificidade. Os grupos testados diferiram entre si em relação à média da ASC (t = - 2,9722, df = 80, p = 0,0039). O ponto de corte sugerido pela curva ROC foi de 10,386, com sensibilidade de 59,2 % e especificidade de 64 %, VPP = 74,4 % e VPN = 45,0 %. Entre as amostras positivas para DV, 34 delas ficaram acima do ponto de corte, indicando a presença de anticorpos IgG anti E250-270. Entre os doadores saudáveis, 10 amostras ficaram acima do ponto de corte, entretanto foi verificado que sete delas haviam sido vacinadas contra a febre amarela, que também é um Flavivirus. Isso pode explicar o reconhecimento de E250-270, uma vez que existem similaridades entre as sequências do peptídeo com a sequência do vírus atenuado da vacina. Dessa forma, o estudo demonstrou a presença de anticorpos contra E250-270 em amostras positivas para DV. Estudos futuros poderão correlacionar a presença desses anticorpos com gravidade ou proteção da doença. <br> / Abstract : Dengue represents a large-scale public health problem in tropical and subtropical regions of the world. The main target of antibodies against dengue virus (DENV) is the envelope protein (E). Structurally and functionally preserved regions of the E protein can be target of neutralizing antibodies against all four serotypes. Bioinformatics data on the E protein of DENV identified the presence of a highly conserved peptide in all four serotypes structure located on the E-DII of the viral protein. E250-270 peptide is the most conserved portion of the E protein and is exposed in its trimeric conformation. It is thought that antibodies directed against it might be neutralizing. Therefore, this study evaluated the presence of anti-E250-270 antibodies in serum of infected patients through an indirect ELISA. E250-270 fused to GST and KLH proteins were expressed and used as immunizing antigens to obtain monoclonal antibodies against E250-270. For indirect ELISA, we selected 82 samples, 54 positive for dengue (DV) and 28 healthy donors. The area under the curve (AUC) was calculated for each sample from kinetic readings up to 30 minutes (OD 450 nm) and a ROC curve was built using maximum sensitivity and specificity criteria. Tested groups differed among each other in comparison to AUC mean (t = - 2.9722, df = 80, p = 0.0039). The suggested cut-off point for the ROC curve was 10.386, with a sensitivity of 59.2 % and specificity of 64 %, PPV = 74.4 % and NPV = 45.0 %. Among positive samples for DV, 34 of them were above the cut-off point, indicating the presence of IgG antibodies anti- E250-270. Among healthy donors, 10 samples were above the cut-off; however, seven of them had been vaccinated against yellow fever, which is also caused by a Flavivirus and has a similar peptide sequence. Thus, the study showed the presence of antibodies against E250-270 in positive samples for DV. Future studies could correlate the presence of these antibodies with gravity or protection against the disease.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Florianópolis, 2016 / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:14:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 340461.pdf: 6740223 bytes, checksum: 45fdef44d0dd589c15b21d92ff281d38 (MD5) / Passiflora tenuifila Killip e Passiflora setacea DC. são espécies endêmicas dos biomas brasileiros Cerrado, Mata Atlântica e Caatinga (P. setacea DC.) e foram selecionadas pelo programa de melhoramento genético da Embrapa Cerrados, visando o desenvolvimento tecnológico para uso funcional das Passifloras silvestres. O objetivo desse trabalho foi determinar a atividade antioxidante e os conteúdos de fenólicos totais e flavonoides de extratos de calos de diferentes idades, originados de diferentes tipos de explantes. Os calos de P. setacea foram produzidos a partir de explantes de segmentos de raiz, hipocótilo, cotilédone, nó cotiledonar e nó foliar de plântulas de 8 semanas de idade, e de segmentos de caule de microplantas cultivados em meio de cultura Murashige & Skoog, suplementado com 88,5 mM de sacarose, 0,2% de Phytagel e 2,5 µM de 2,4-D. Os calos de P. tenuifila foram produzidos a partir do cultivo de sementes em desenvolvimento, em meio de cultura Murashige & Skoog suplementado com 88,5 mM de sacarose, 2,5 µM de 2,4-D, 0,2% de Phytagel, e de segmentos de caules de microplantas cultivados em 88,5 mM de sacarose ou frutose, 2,5 µM de ANA, 0,2% de Phytagel. As culturas foram mantidas em sala de crescimento com temperatura controlada de 25 ± 2ºC, sob fotoperíodo de 16/8 horas de luz/escuro e umidade relativa de 70%. Uma vez estabelecidos os calos foram submetidos às análises de crescimento, macerados e submetidos à extração por exaustão em etanol 96% por 21 dias. Os extratos foram evaporados, até a secagem e analisados quanto ao rendimento. Os extratos foram analisados colorimetricamente quanto à capacidade sequestradora de radicais livres, pelo método do DPPH e quanto ao poder redutor, com base na redução do ion férrico. Os melhores rendimentos dos extratos ocorreram aos 30 dias, em calos de nó foliar de P. setacea (39,1%) e aos 45 dias, em calos de sementes imaturas (16,5%) de P. tenuifila. As maiores atividades antioxidantes, detectadas pelo método do DPPH, ocorreram em calos de 30 dias de nó cotiledonar de P. setacea (70,58%) e em calos de caule em frutose de 45 e 60 dias de P. tenuifila (59,93% e 60,88%). Os maiores valores de poder redutor foram observados em calos de nó cotiledonar de 45 dias de P. setacea (361,39 mg Eq AA/g extrato seco) e em calos de caule em sacarose de 45 dias de P. tenuifila (287,45 mg Eq AA/g extrato seco). Os maiores conteúdos de fenólicos totais ocorreram em calos de 30 dias de nó cotiledonar (43,73 mg Eq AG/g extrato seco) e em calos de caule em frutose, de 45 e 60 dias e em calos de sementes imaturas de 60 dias (25,80 mg Eq AG/g extrato seco). Os maiores níveis de flavonoides totais foram detectados em calos de 30 dias de nó foliar de P. setacea (5,49 mg Eq Q/g de extrato seco), apesar de não diferir dos demais tipos de calos, e em calos de sementes imaturas de 45 dias de P. tenuifila (4,77 mg Eq Q/g de extrato seco). Calos de nó cotiledonar de P. setacea e de caules em frutose de P. tenuifila apresentaram os máximos valores de atividade antioxidante e de teores de fenólicos totais. As análises indicaram que os níveis de fenólicos totais, flavonoides, atividade antioxidante variaram com a espécie, com o tipo de explante e com a idade dos calos. Esses resultados permitiram definir, para cada espécie e tipo de calo, a idade da cultura de calos ideal para otimizar a biossíntese de fenólicos totais, flavonoides e atividade antioxidante, confirmando o potencial de utilização das culturas celulares em futuras aplicações de abordagens biotecnológicas para a produção de metabólitos secundários. <br> / Abstract : Passiflora tenuifila Killip e Passiflora setacea DC are endemic of the Brazilian biomas Cerrado, Atlantic Forest and Caatinga (P. setacea DC.) and were selected by the Embrapa Cerrados genetic improvement program aiming the tecnological development for the functional utilization of the native Passifloras. The aim of this work was the determination of antioxidant activity and total phenolic and flavonoid contents of extracts from in vitro calluses at different age, originated from different explant types. Calluses of P. setacea were produced from root, hypocotyl, cotyledon, cotyledonary and leaf nodal segments from 8-week-old seedlings and from stem segments of in vitro microplants cultured on Murashige & Skoog basal medium supplemented with 88.5 mM sucrose, 0.2% Phytagel and 2.5 µM de 2,4-D. The P. tenuifila calluses were produced from developing seeds and microplant stem segments cultured on Murashige & Skoog basal medium supplemented with either 88.5 mM sucrose or fructose, 2% Phytagel and 2.5 µM NAA. Cultures were kept at 25 ± 2ºC, under a 16/8 light/dark photoperiod and 70% relative umidity. Once established calluses were submitted to growth analysis, macerated and extracted with 96% ethanol for 21 days. The extracts were evaporated to dryness and analyzed for yield. The extracts were analyzed collorimetrically for their free radical scavenging capacity, using the DPPH assay and the reducing power, based in the reduction of the ferric ion. The best extract yielding occurred in 30 day old leaf node calluses of P. setacea (39.1%) and in 45 day old calluses derived from immature seeds (16.5%) of P. tenuifila. The highest antoxidant activity detected by the DPPH assay occurred in 30 day old cotyledonary node calluses of P. setacea (70.58%) and in 45 and 60 day old stem derived callus of P. tenuifila grown in fructose (59.93% e 60.88%). The highest reducing power was observed in 45 day old cotyledonary node calluses of P. setacea (361.39 mg Eq AA/g) dry extract) and in 45 day old stem derived calluses of P. tenuifila (287.45 mg Eq AA/g dry extract) grown in sucrose. Higher total phenolic content occurred in 30 day old cotyledonar node calluses of P. setacea (43.73 mg Eq AG/g dry extract) and in 45 e 60 day old stem derived calluses grown in fructose and in 60 day old calluses derived from immature seeds of P. tenuifila (25.80 mg Eq AG/g dry extract). The highest flavonoid levels were detected in 30 day old leaf node callus of P. setacea (5.49 mg Eq Q/g dry extract), although it did not differ from the other callus type, and in 45 day old callus derived from immature seed of P. tenuifila (4.77 mg Eq Q/g dry extract). Cotyledonary node calluses of P. setacea and stem derived calluses of P. tenuifila grown in frutose showed the highest antioxidant activity and total phenolics at the same culture time. The analysis carried out have shown the levels of phenolics, flavonoids and antioxidant activity varied according to species, with the explant type and the calluses culture age. These results allowed the establishment, for each species and for each callus type, the ideal callus culture age to optimize the biosynthesis of phenolics, flavonoids and antioxidant activity, confirming the potential use of cell cultures as tools for further application of biotechnological approaches for secondary metabolite production.

Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-04-18T18:17:09Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese de Alessandro V. P. de Albertini - 2006_2010 - versão 11 11 2015 16.24min..pdf: 4036921 bytes, checksum: 49a14b32a7c8ccf9836a36b1d8581841 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-18T18:17:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese de Alessandro V. P. de Albertini - 2006_2010 - versão 11 11 2015 16.24min..pdf: 4036921 bytes, checksum: 49a14b32a7c8ccf9836a36b1d8581841 (MD5) Previous issue date: 2010-08-27 / CAPES / Suportes vítreo-cerâmicos foram desenvolvidos a partir da sinterização das cinzas volantes de carvão mineral da Termelétrica Presidente Medici, Candiota-RS/Brasil para imobilização covalente de enzimas. A enzima invertase (β-fructofuranosidase, E.C. 3.2.1.26) foi tomada como exemplo. Invertase foi covalentemente imobilizada em suportes cerâmicos de vidro (GCS), obtida a partir de cinzas volantes de carvão (CFA) com polivinilpirrolidona (PVP) e estearato de magnésio adicionado como aditivo temporário. As amostras GCS contendo Pb (CH3COO) 2 , (GCSPb ) ou ZnSO4 (GCSZn) foram obtidos em várias temperaturas de sinterização ( 1000-1200 °C ) e tempos (1-3 h) . Os valores aparentes de porosidade, absorção de água, densidade e resistência à compressão uniaxial foram estudados por planejamento fatorial e diferenças morfológicas por microscopia eletrônica de varredura. A melhor covalente imobilizado derivado invertase foi em GCSZn (1200 °C / 1 h ) com 4398 ± 59,75 U / g GCS. No entanto, 95,83 % de actividade invertase imobilizada foi obtido usando um protocolo económico com a concentração de 0,636 mM de 3- aminopropiltrietoxi -silano (3-APTES ) e 0,576 mM de glutaraldeído. O derivado GCSZn-invertase manteve 100% da atividade inicial após nove reutilizações (5.476,19 ± 155,49 U / g GCSZn). O derivado escolhido contendo a cerâmica com enzima ligada covalentemente (invertase-GCSZn) foi demonstrada por difracção de raios - X (XRD). Não houve qualquer alteração no pH óptimo (4.6) , mas aumentou a temperatura óptima de 55 °C para a invertase livre a 60 °C durante derivado imobilizado . A energia de ativação diminuiu após a imobilização (37,31 ± 3,40 kJ / mol) , apesar de invertase livre ( 51,34 ± 5,21 kJ / mol). Houve uma melhora na constante de Michaelis -Menten para hidrólise de sacarose após a imobilização ser 15 vezes menor em relação ao de invertase livre (0,30 ± 0,01 mmol). Após dez reutilizações a 25 ± 2 °C , a invertase imobilizada perdeu apenas 9 % da actividade inicial , mas à temperatura óptima ( 60 °C ) , a redução atividade foi cerca de 70 % , o que é economicamente viável sob o ponto de vista energético para aplicação industrial. De acordo com as propriedades físicas obtidas em cerâmica que foi preparada com álcool polivinílico foi também desenvolvida para ser testadas em um inédito sistema de fluxo contínuo. Esse sistema permitiu a desestabilização de caminhos preferenciais ou “zonas mortas” da solução de sacarose entre cerâmicas no bioreator e nas suas regiões interiores; permitindo assim, uma melhor performance do biocatalisador imobilizado e consequentemente a total hidrólise da sacarose em menor tempo de reação. A cerâmica obtida do resíduo, cinzas volantes de carvão mineral, mostrou ser uma alternativa biotecnológica promissora como suporte de imobilização invertase para a produção de açúcar invertido e devendo ser usada para imobilização outras enzimas de interesse industrial. / Glassy-ceramic supports have been developed from the sintering of fly ash from coal Thermoelectric President Medici, Candiota-RS / Brazil for covalent immobilization of enzymes. The enzyme invertase (β-fructofuranosidase, EC 3.2.1.26) has been taken as an example. Invertase was covalently immobilized on glass ceramic substrates (GCS) obtained from coal fly ash (CFA) with polyvinylpyrrolidone (PVP) and magnesium stearate added as a temporary additive. The GCS sample containing Pb (CH3COO)2, (GCSPb) or ZnSO4 (GCSZn) were obtained at various sintering temperatures (1000-1200 °C) and times (1-3h). The apparent porosity values, water absorption, density and resistance to uniaxial compression were studied by factorial design and morphological differences by scanning electron microscopy. The best covalently immobilized invertase was derived in GCSZn (1200 °C/1h) with 4398±59.75 U/g GCS. However, 95.83% of immobilized invertase activity was obtained using a cheap protocol with the concentration of 0.636 mM 3-aminopropyltriethoxy silane (3-APTES) and glutaraldehyde 0.576 mM. The GCSZn-derived invertase retained 100% of the initial activity after nine reuses (5476.19±155.49 U/g GCSZn). The derivative chosen containing the ceramic enzyme linked covalently (invertase-GCSZn) was demonstrated by diffraction X-ray (XRD). There was no change in the optimum pH (4.6) but increased the temperature optimum of 55 °C for invertase free at 60 °C for immobilized derivative. The activation energy decreases after immobilization (37.31±3.40 kJ / mol), although free invertase (51.34±5.21 kJ / mol). There was an improvement in -Menten Michaelis constant for sucrose hydrolysis after immobilization to be 15 times lower compared to the free invertase (0.30 ± 0.01 mmol). After ten reuses at 25 ± 2 ° C, the immobilized invertase lost only 9% of the initial activity, but the optimum temperature (60 °C) reduction activity was about 70%, which is economically feasible from the point of view industrial. According to the physical properties obtained ceramic that was prepared with polyvinyl alcohol was also developed to be tested in a unique continuous flow system. This system allowed the destabilization of preferred paths or "dead zones of sucrose solution in the bioreactor between ceramics and its hinterland; thus allowing a better performance of fixed biocatalyst and therefore the hydrolysis of sucrose into shorter reaction. The obtained residue ceramics, coal fly ash, proved to be a promising alternative as biotechnological invertase immobilization support for the producing of invert sugar and should be used to immobilize other enzymes of industrial interest.

Orientadores: Sergio Luiz Monteiro Salles Filho, Tirso W. Saenz Sanchez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-07-23T22:05:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FontainePiedra_MaritzaCatalina_M.pdf: 2838830 bytes, checksum: 10b4fe6c7704cec4ea824fecab433e7b (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho apresenta a evolução recente e as perspectivas da biotecnologia em Cuba, particularmente aplicada à produção agrícola. Para isto, o trabalho examina as origens do modelo produtivista no setor agrícola e as principais causas de seu esgotamento. Aborda-se o discurso da agricultura sustentável e o papel da biotecnologia dentro deste novo padrão que se propõe para a agricultura. Posteriormente, apresenta-se uma caracterização da agricultura cubana desde 1959 até início dos noventa. Analisam-se as principais políticas e programas do Estado cubano para reduzir as perdas, substituir importações e alcançar a auto-suficiência alimentar da população. Finalmente, o trabalho coloca ênfase no desenvolvimento recente da biotecnologia agrícola em Cuba. Neste sentido, são analisadas as dificuldades e desafios para sua assimilação no novo contexto econômico cubano. Conclui-se que dadas as dificuldades econômicas do país neste momento, é pouco provável que a biotecnologia consiga responder às amplas necessidades do setor agrícola cubano no curto período / Abstract: This work presents an analyses about the recent evolution and the perspectives of agro-biotechnology in Cuba. It examinec; the origins of the productivist model in the agricultural sector and the main causes of their exhaustion. The speech of the sustainable agriculture is analyzed, as weJl as the role of biotechnology for the development of new pattem the agriculture production. lt presents a brief characterization of the Cuban agriculture from 1959 until the beginning of the nineties. The main policies and programs of the Cuban State in order to reduce the losses, substitute imports and achieve the alimentary self-sufficiency of the population are discussed.m FinaJly, the work emphasizes the recent development of the agricultural biotechnology in Cuba, showing difficulties and chaJlenges for it assimilation in the new economic Cuban context / Mestrado / Mestre em Política Científica e Tecnológica

Orientador: Ranulfo Monte Alegre / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-20T12:00:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bittar_MariaAssima_M.pdf: 2629105 bytes, checksum: 1241efa399ee2645ddb9efa0313bfb4d (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Saccharomyces lipolytica CCT 0913 foi utilizada em meio de cultura contendo emulsão de óleo solúvel de corte usada como única fonte de carbono, para produção de proteína microbiana (SCP) e redução de Demanda Química de Oxigênio. Foram utilizados dois meios de cultura, um deles contendo (NH4)2SO4 cuja concentração variou de 2,5 a 15 g/l e o outro NH4Cl, cuja concentração variou de 0,1 a 1,5 g/l. No meio contendo (NH4)2SO4 verificou-se a influência do pH inicial (5,0, 5,5 e 6,5) no crescimento celular em erlenmeyers. O melhor resultado, 1,12 g/l de massa celular seca com 31,92% de proteína foi obtido com 15 g/l de (NH4)2SO4, pH 5,5 e 5% de emulsão de óleo solúvel de corte. No meio contendo NH4Cl, as fermentações foram conduzidas em erlenmeyers e fermentadores de 1 e 6 litros. Em fermentador de 6 litros, a porcentagem de emulsão de óleo solúvel de corte variou de 5 a 40% (v/v) no meio de cultura. Com 20% de emulsão de óleo solúvel de corte e 1,0 g/l de NH4Cl foi possível produzir 3,19 g/l de massa celular seca e reduzir a DQO do meio de cultura de 6188 para 4596 mg/l. / Abstract: A medium containing used cutting oil emulsion as carbon source was used by Saccharomyces lipolytica CCT 0913 for microbial protein production (SCP) and Chemical Oxygen Demand (COD) removal. It was utilized two culture medium, one of them containing (NH4)2SO4 its concentration was studied in the range of 2.5 to 15 g/1. In the other, containing NH4Cl, concentration was changed in the range of 0.1 to 1.5 g/1. In the medium containing (NH4)2SO4 it was verified the initial pH influence (5.0, 5.5 e 6.5) in cellular growth in erlenmeyers flasks. The best result (1.12 g/1 of cellular dried mass with 31.92% of protein) was obtained with 15 g/1 of (NH4)2SO4, initial pH 5.5 and 5% of cutting oil emulsion. With medium containing NH4Cl the fermentations were carried out in erlenmeyers and fermentors of 1 and 6 liters. In the 6 liter fermentor the percentage of cutting oil emulsion was changed in the range of 5 to 40% (v/v) in the culture medium. With 20% of cutting oil emulsion and 1.0 g/1 of NH4Cl it was possible to produce 3.19 g/1 of cellular dried mass and to reduce the medium COD from 6188 to 4596 mg/1. / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Hiroshi Aoyama / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-07-20T18:24:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MachucaHerrera_AngelaElena_D.pdf: 8160555 bytes, checksum: a51de738a15ce680819592e7da08a4a0 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: No presente trabalho estudou-se a produção de extratos com atividade fenoloxidásica (FOx) pelo fungo termófilo lhermoasclls aurantiacus. Foram determinadas as melhores condições de cultivo para produção da atividade FOx em meio líquido. A adição de substratos polissacarídicos induziu altos teores de atividade, quando comparado com cultura contendo somente glicose. Farelo de trigo foi o melhor substrato, e em concentração de 1,5% (m/v) induziu níveis entre 1 a 2 UI/mL de atividade. O tipo e tamanho do inóculo afetaram significativamente a produção de atividade, porém a agitação e a oxigenação das culturas não tiveram efeitos significativos. Um pH inicial do meio de cultura entre 6 e 8 favoreceu a produção de atividade FOx. Quando substratos polissacarídicos foram adicionados à cultura, diversas atividades enzimáticas relacionadas à degradação de lignina, em menor ou maior grau, foram detectadas: lacase, peroxidase, manganês-peroxidase, celobiose-quinona oxidoreductase e álcool veratrílico-oxidase. Nas mesmas condições não foi detectada atividade lignina-peroxidase. Após estabelecer as melhores condições para produção de atividade FOx pelo Taurantiacus, foram produzidos extratos com alta atividade para estudos de caracterização cinética. A atividade FOx presente no extrato bruto apresentou características semelhantes às fenoloxidases do tipo lacase. O extrato bruto oxidou uma variedade de substratos típicos de fenoloxidases, na ausência de H202. As maiores atividades foram alcançadas com ácido 2,2'azino-bis-(3 etil benzotiazolina-6-sulfónico) (ABTS), 2,6-dimetóxifenol (2,6-DMF) e odianisidina. Azida sódica e ácido tioglicólico foram os mais potentes inibidores da reação de oxidação catalizada pelo extrato bruto, ambos típicos inibidores de oxidases que contêm metal. O pH ótimo da reação de oxidação de o-dianisidina foi de 2,8, porém a estabilidade neste pH foi rapidamente perdida após 5 horas de incubação. A temperatura ótima de reação foi observada entre 70 e 80°C, e a estabilidade térmica do extrato bruto foi extremamente elevada, conservando mais de 50% da atividade após 5 horas de incubação à 100°C. Todas as características apresentadas pelo extrato bruto foram semelhantes às da maioria das fenoloxidases de tipo lacase, exceto a elevada temperatura ótima e termoestabilidade, nunca descritas para fenoloxidases de fungos mesófilos ou termófilos. Na intenção de desvendar a natureza responsável pela atividade FOx, procedeu-se à purificação de uma fração contendo tal atividade, a partir das culturas de Tauralltiacus. O trabalho teve que ser redirecionado devido ao inesperado resultado desta etapa, uma vez que a fração com atividade FOx atravessou uma membrana de ultrafiltração de 1,0 kDa e eluiu de uma coluna de Sephadex G-l0 em um volume correspondente a uma massa molecular £ 700 Da. Este resultado, junto com a elevada estabilidade térmica, descartou a possibilidade da existência de uma lacase ou alguma outra enzima, como responsável pela atividade FOx. A fração com alta atividade FOx (fração FOx), parcialmente purificada por Sephadex G10, foi caracterizada quanto às propriedades cinéticas e estruturais. As propriedades de pH e temperatura ótimos de atividade e estabilidade, foram semelhantes às do extrato bruto. A fração FOx oxidou os mesmos substratos que o extrato bruto, porém com maiores velocidades. Somente o efeito de inibidores foi diferente, observando-se uma diminuição do efeito inibitório em relação ao extrato bruto. A suspeita da presença de um sideróforo (complexante de Fe de baixa massa molecular), responsável pela atividade FOx, presente no extrato bruto e na fração, levou à procura destes compostos nas culturas de T.aurantiacus, utilizando o reagente universal Chromo azurol S (CAS). Através deste método foi possível confirmar a produção de sideróforos pelo fungo, em meio sólido e líquido, sendo que em meio líquido a máxima produção de atividade FOx coincidiu com uma mínima reação CASo Porém, apesar dos resultados positivos em meio de cultura, a fração FOx não reagiu com CASo. A caracterização estrutural da fração FOx revelou uma estrutura tipo hidroxamato com uma massa molecular aproximada de 530 Da, aparentemente sem aminoácidos, e com alguns metais (Ca, Mg, Fe) participando desta estrutura. Todos os resultados de caracterização estrutural sugeriram que o composto responsável pela atividade FOx, era um sideróforo pertencente à classe dos hidroxamatos. Estes resultados e outros preliminares, sugerem um mecanismo de ação para a fração FOx, onde o Fe presente na fração seria o responsável pelo potencial de oxidação de diversos substratos. Resultados preliminares indicam também que o F e participante na reação de oxidação de o-dianisidina é Fe (II). Assim, parece que a fração FOx complexa Fe (III) e, posteriormente, quando necessário esse Fe (III) seria reduzido para Fe (II) pela própria fração. Visando a aplicação biotecnológica dos extratos com alta atividade FOx de T. aurantiacus, estes foram utilizados no tratamento de uma polpa Kraft de Eucalipto e de um efluente, resultante do processo Kraft. Os extratos ativos mostraram-se eficientes no tratamento das polpas, obtendo-se 39% de deslignificação após 60 minutos à 500C e pH 3,0, porém nestas condições uma redução da viscosidade foi observada. A adição de ABTS, como um mediador redox, não aumentou a eficiência de deslignificação observada na sua ausência. Os efluentes, após 72 horas de tratamento com o extrato ativo de J:aurantiacus, à 250C e pH 4,0, apresentaram 60 a 70% de redução de fenóis, dependendo das condições de incubação. Sob condições estacionárias, obteve-se 67% de despolimerização e 5% de mineralização das cloroligninas de elevada massa molecular. Ao mesmo tempo, sob condições agitadas obteve-se 47% de mineralização. A redução da cor variou de 61 a 35%, sob condições agitadas ou estacionárias, respectivamente / Abstract: This work involves the phenoloxidase activity (POx) production by the thermophilic fungus Thermoascus auralltiacus. The best conditions for POx activity production in liquid culture were determined. The addition of lignocellulosic and polyssacharides substrates to culture induced high leveI POx activity. The best substrate was the wheat bran which induced between 1-2 UI/mL, when utilized in concentration of 1.5% (w/v). The type and size of inoculum influenced the activity production, however the agitation and oxygenation of cultures did not affect it significantly. The initial pH between 6-8 supported the higher POx activity production. Different enzymatic activities related to lignin degradation such as laccase, peroxidase, Mn-peroxidase, cellobiose-quinone oxidoreductase and veratryl alcohol oxidase, but no ligninperoxidase, were detected in the cultures containing polyssacharides substrates. After the best conditions to POx activity production by Taurantiacus were established, crude extracts with high POx activity were utilized in the kinetic characterization. The POx activity showed similar characteristics to phenoloxidases laccase type. The crude extracts oxidized various typical substrates of phenoloxidases, in the absence of H202. The higher activities were produced with ABTS, 2,6-DMP and o-dianisidine. Typical inhibitors of oxidases containing metal, such as sodic azide and thioglycollic acid, were the most potent inhibitors of POx activity. The optimal pH for o-dianisidina oxidation was 2.8, but in this pH the stability was rapidly lost after 5 hours of incubation. The optimal temperature was found between 70 and 800C, and the crude extract showed an high thermostability, keeping more than 50% of activity after 5 hours of incubation at 100°C. All the characteristics of the crude extract were similar to phenoloxidases laccase type, except the high optimal temperature and thermostability, never report for phenoloxidases of mesophilic and thermophilic fungi. To elucidate the responsible nature for POx activity, the purification of an active fraction from Taurantiacus was conducted. The unexpected results of the purfication stage redirected this study. Because of that fraction with POx activity crossed over a 1 kDa ultrafiltration membrane, eluted from Sephadex G-10 column in a elution volume correponding with molecular mass of £ 700 Da, as well as presented high thermostability. The possibility of a laccase or some other enzyme to be responsible by POx activity was excluded. The kinetic and structural properties of the fraction partially purified by Sephadex G-10 with high POx activity, were studied. The properties of optimum pH and temperature for activity and stability were similar to those of the crude extract. The POx fraction oxidized the same substrates than the crude extract, but with higher rates. Unlike of the crude extract a decrease of inhibition was observed with POx fraction. The presence of a siderophore type compound (low-molecular mass Fe chelators) responsible by POx activity in the crude extracts as well in the partially purified fraction was then considered, and led to search for these compounds in the T.aurantiacus cultures, using the universal CAS reactive. Through this method the siderophore production by the fungus, in solid and liquid medium, was confirmed. The maximum production of POx activity in liquid medium coincided with a minimum CAS reaction. However, in spite of the positive results in culture medium, the POx fraction partially purified was not reactive with CAS. The structural characterization of partially purified POx fraction revealed a structure hydroxamate type with approximate molecular mass of 530 Da, apparently lacking aminoacids, and some metais (Ca, Mg, Fe) present in the structure. Thus, the existence of a siderophore hydroxamate type, responsible by POx activity, was suggested through of structural characterization. With these results an mechanism of substrate oxidation by POx fraction was proposed, in which Fe would be responsible by the oxidation of different substrates. Preliminary results showed that Fe is involved in the o-dianisidina oxidation as Fe(II). Apparently, the fraction possessed the ability to both chelate Fe(III) and reduce it to Fe(II), when necessary. The extracts with high POx activity fTom T.aurantiacus were used in biotechnological processes such as treatment of Eucalyptus Kraft pulps and effiuent result of Kraft processo The active extracts showed efficience on pulp biobleaching, with a 39% deslignification after 60 minutes at 500C and pH 3, however a viscosity reduction also was observed. The ABTS addition, as a redox mediator, it not increase the deslignification. After 72 hours of treatment with active extracts at 250C and pH 4, the effiuents showed between 60-70% phenol reduction, depending of incubation conditions. Under static conditions a 67% despolimerization and a 5% mineralization of chlorolignins high-molecular mass were observed. Under agitation conditions a 47% mineralization was observed. A colour reduction effiuent of61 or 35% was obtained under agitation or static conditions, respectively / Doutorado / Bioquimica / Doutor em Ciências

Orientador: Mario Luiz Possas / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Economia / Made available in DSpace on 2018-07-13T21:40:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gadelha_CarlosAugustoGrabois_M.pdf: 10910598 bytes, checksum: b7619fae1ec070b09afb440087d899f7 (MD5) Previous issue date: 1990 / Resumo: Não informado / Abstract: Not informed. / Mestrado / Mestre em Economia

Considerando a redução da disponibilidade de petróleo e as mudanças climáticas causadas, entre outras razões, pelas emissões resultantes do uso de combustíveis fósseis, torna-se indispensável a busca por novas fontes de energia. O etanol, obtido a partir de materiais lignocelulósicos, é uma das principais promessas para a substituição dos combustíveis fósseis utilizados para os meios de transporte, porém tornam-se necessárias etapas de pré-tratamento e hidrólise do material antes da fermentação. Os pré-tratamentos hidrotérmicos utilizam água quente líquida ou vapor e se apresentam como uma opção ao pré-tratamento ácido, por não necessitarem de reatores resistentes a corrosão e formarem menos produtos inibidores da fermentação. Dentre os materiais lignocelulósicos, o capim-elefante se destaca pelo seu elevado potencial produtivo e características como qualidade, vigor e persistência, apresentando, em sua estrutura morfológica, teor de fibras favorável ao estudo da produção de etanol. Neste contexto, o presente trabalho estudou os efeitos do pré-tratamento hidrotérmico (água quente na forma líquida e gasosa) sobre capim-elefante e o seu efeito no rendimento da hidrólise enzimática da biomassa. Como resultados de análises das amostras de hidrólise enzimática, os pré-tratamentos utilizando água no estado gasoso, durante 6,5 min a 220°C, levaram a obtenção de liberação no meio de até 232 mg de glicose.g-1 de capim-elefante. Já para os pré-tratamentos utilizando água no estado líquido, durante 6,5 min a 220 °C e 12 min a 195 °C, a máxima liberação foi de 198 mg de glicose.g-1 de capim-elefante, sendo esses valores significativamente (p<0,05) maiores que a liberação de glicose na ausência de prétratamento, na qual foi observada uma liberação de 101 mg de glicose.g-1 de capim-elefante. Foi detectada reduzida formação de compostos inibitórios como furfural, hidroximetilfurfural durante os pré-tratamentos hidrotérmicos. Entretanto, quando a glicose, liberada das biomassas pré-tratadas hidrotermicamente e hidrolisadas enzimaticamente, foi fermentada a etanol por Saccharomyces cerevisiae, ocorreu diferença entre os rendimentos, sugerindo que houve inibição da fermentação pelos compostos presentes nos hidrolisados. Estes dados indicam que os pré-tratamentos hidrotérmicos apresentam potencial de uso como prétratamentos de biomassa de capim-elefante. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The reduction of oil resources and the expansion of climate change negative effects, a consequence of fossil fuel consumption, have prompted the search for alternative energy sources. Ethanol from lignocellulosic materials is a promising alternative to fossil fuels, but its production requires pretreatment and hydrolysis of the material prior to fermentation. Unlike acid pretreatments, hydrothermal pretreatments use hot water or steam, do not require corrosion resistant reactors and generate less inhibitors. Among the lignocellulosic materials, elephant grass stands out for its high yield and characteristics such as quality, vigor and persistence, as well as a fiber content that is favorable to ethanol production. In this context, the present study shows the effects of hydrothermal pretreatment (hot water and steam) on elephant grass and its effect on the yield of enzymatic hydrolysis. For the analysis of high performance liquid chromatography on enzymatic hydrolysis samples, pretreatments using steam for 6.5 min at 220 °C released up to 232 mg glucose/ g of elephant grass. The pretreatments with hot water carried out for 6.5 min at 220 °C and 12 min at 195 °C released up to 198 mg glucose/ g of elephant grass, such value being significantly (p < 0.05) higher than that related to the untreated elephant grass (101 mg of glucose/ g of elephant grass). A reduced production of fermentation inhibitory compounds, such as furfural and hydroxymethylfurfural, was observed during the hydrothermal pretreatment. However, when glucose released, biomasses hydrothermally pretreated and enzymatically hydrolyzed, was fermented to ethanol by Saccharomyces cerevisiae, difference was observed between the yields, suggesting inhibition of fermentation. These data indicate that the hydrothermal pretreatments can be potentially used to elephant grass biomass for bioethanol production.