Orientador: Hélia Harumi Sato / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-16T13:30:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bedani_CarolinaCasagrande_M.pdf: 909079 bytes, checksum: 17274331f891e68042559fd5f2939310 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: As ß-glicosidases (ß-D-glucosídeo glucohidrolase, EC 3.2.1.21) catalisam a hidrólise de dissacarídeos e glicosídeos conjugados a partir da extremidade não redutora. A enzima ß-glicosidase apresenta inúmeras aplicações na indústria de alimentos e farmacêutica, atuando na hidrólise da celobiose em glicose, no processo de conversão da celulose em glicose em combinação com outras enzimas celulolíticas; na liberação de compostos de aroma em sucos de frutas e vinho; na hidrólise de compostos cianogênicos, presentes em plantas e resíduos agroindustriais e na transformação de isoflavonas glicosiladas de soja em isoflavonas agliconas, que podem ser utilizadas para reposição hormonal. Entre as linhagens de Aspergillus sp., Aspergillus oryzae, Mucor miehei, Penicillium sp. E Trichoderma viride a primeira apresentou a maior produção de ß-glicosidase. Na fermentação da linhagem Aspergillus sp. em meio semi sólido composto de farelo de trigo (Natur¿s): casca de maracujá: água destilada, na proporção 1:1:0,4; foram obtidos, respectivamente, 25,75 U/g, 45,88 U/g e 9,29 U/g de ß-glicosidase utilizando-se os substratos p-NPG, celobiose e amigdalina, após 30 minutos a 50°C. A ß-glicosidase bruta de Aspergillus oryzae apresentou atividade ótima na faixa de pH 5,0 - 5,5 e uma fração com atividade em pH 7,0. A enzima apresentou temperatura ótima de atividade na faixa de 45 - 50°C e mostrou-se estável a 45°C após 30 minutos de incubação em pH 5,0 e na faixa de pH 5,0 - 7,0 após 2 h a 47°C. A ß-glicosidase bruta de Penicillium sp. apresentou atividade ótima em pH 4,0 a 50°C e a 60ºC, evidenciando a presença de iso enzimas. Mostrou-se estável a 55°C após 30 minutos de incubação em pH 5,0 e apr esentou maior estabilidade na faixa de pH 3,0 - 7,0 após 2 h a 60°C. A ß-glicosidase bruta de Trichoderma viride mostrou atividade ótima em pH 5,0 - 5,5 e 45ºC e mostrou-se estável a 45°C após 30 minutos de incubação em pH 5,0 e na faixa de pH 5,0 - 7,0 após 2 h a 45°C . A ß-glicosidase bruta de Aspergillus sp. apresentou atividade ótima em pH 4,5 e 60°C, estabilidade a 60°C após 30 minutos de incubação em pH 4,5 e na faixa de pH 3,0 - 8,5 após 2 h de incubação a 60°C. A ß-glicosidase de Aspergillus sp. apresentou valores de Km de 3,41 mM e Vmax de 72,46 µmol p nitrofenol/mL.min para o substrato p-NPG. Após fracionamento com sulfato de amônio 80% e cromatografia em coluna DEAE-celulose, a ß-glicosidase de Aspergillus sp. foi parcialmente purificada cerca de 38 vezes com recuperação de 2,5%. Utilizando-se planejamento experimental a ß-glicosidase parcialmente purificada apresentou atividade ótima em pH 4,5 e 60°C e estabilidade na faixa de pH de 3,6 - 5,0 e temperatura de 30 - 50°C após 2 h de incubação. A ß-glicosidase parcialmente purificada de Aspergillus sp. apresentou atividade de hidrólise da celobiose, p-NPG e amigdalina / Abstract: The ß-glucosidases (ß-D-glucoside glucohydrolase, EC 3.2.1.21) catalyze the hydrolysis of disaccharides and conjugate glycosides from the non-reducing end. The ß-glucosidases have several applications in the food and pharmaceutical industries such as the hydrolysis of cellobiose into glucose, the conversion of cellulose into glucose together with other cellulolytic enzymes; the release of flavour compounds into fruit juices and wine; the hydrolysis of cyanogenic compounds present in plants and agro-industrial residues and the conversion of isoflavone glycosides into the soy isoflavone aglycone, which can be used for hormone replacement. Of the strains Aspergillus sp., Aspergillus oryzae, Mucor miehei, Penicillium sp. and Trichoderma viride, the first showed the greater production of ß-glucosidase. In the fermentation by the Aspergillus sp. strain in a semi-solid medium containing wheat bran: passion fruit peel: distilled water, in a ratio of 1:1:0.4; 25.75 U/g, 45.88 U/g and 9.29 U/g of ß-glucosidase were obtained, respectively, using p-NPG, amygdalin and cellobiose as the substrate, after 30 minutes at 50°C. The crude ß-glucosidase obtained from Aspergillus oryzae showed a fraction with optimal activity at pH 5.0 ¿ 5.5, and another fraction with activity at pH 7.0. The enzymes showed optimum activity in the temperature range from 45 to 50°C and were stable after 30 minutes of incubation at 45°C and pH 5.0, and also after 2 hours at 47°C in the pH range from 5.0 to 7.0. The crude ß-glucosidase from Penicillium sp. showed optimal activity at pH 4.0 and isoenzymes with optimal activity at 50°C and 60ºC. The enzymes showed stability after 30 minutes of incubation at 55°C and pH 5.0, and were stable in the pH range from pH 3.0 to 7.0 after 2 hours at 60°C. The crude ß-glucosidase from Trichoderma viride showed optimal activity in the pH range from 5.0 to 5.5 at 45°C; stability after 30 minutes of incubation at 45°C and pH 5.0 and stabil ity in the pH range from 5.0 to 7.0 after 2 hours at 45°C. The crude ß-glucosidase from Aspergillus sp. Showed optimal activity at pH 4.5 and 60°C; stability afte r 30 minutes of incubation at 60°C and pH 4.5, and stability in the pH range from 3.0 to 8.5 after 2 hours of incubation at 60°C. The ß-glucosidase from Aspergillus sp. showed a Km value of 3.41 mM and Vmax of 72.46 mmol p-nitrophenyl/mL.min with p-NPG as the substrate. After fractionation with 80% ammonium sulphate and chromatography on a DEAEcellulose column, the ß-glucosidase from Aspergillus sp. was purified 38 fold with a recovery of 2.5%. Using an experimental design the partially purified ß-glucosidase showed optimal activity at pH 4.5 and 60°C, and sta bility in the pH range from 3.6 to 5.0 and temperature range from 30°- 50°C, after 2 hours of incubation. The partially purified ß-glucosidase from Aspergillus sp. showed hydrolytic activity with respect to cellobiose, p-NPG and amygdalin / Mestrado / Mestre em Ciência de Alimentos

Uma espécie relevante como fonte alimentícia para a população mundial, principalmente para os países subdesenvolvidos e emergentes, é a mandioca (Manihot esculenta Crantz). Primariamente, a mandioca é fornecedora de energia a partir do amido acumulado em suas raízes, mas é importante destacar também a presença dos carotenoides com atividade pró-vitamínica A. Nesse contexto, o objetivo deste estudo foi caracterizar a diversidade agronômica, bioquímica e molecular de acessos de mandioca coletados nas regiões Amazônica, Centro-Oeste, Sudeste e Sul do Brasil, selecionados a partir da coloração de suas raízes. A caracterização foi realizada a partir de 81 genótipos (33 da região Amazônica, 24 da Centro-Oeste, 18 da Sudeste, quatro da Sul e duas variedade comerciais) utilizando 16 caracteres agronômicos, cinco bioquímicos e 17 locos microssatélites. Para os caracteres agronômicos e bioquímicos foram realizadas análises de variância, teste de Tukey e distância de Mahalanobis considerando a região de origem dos genótipos. Para os marcadores microssatélites foram estimados os índices de diversidade genética, tais como o número de alelos por loco (A), porcentagem de locos polimórficos (P), heterozigosidades observada (Ho) e esperada (He), bem como a estruturação da diversidade entre e dentro de regiões (HS, HT, DST e GST). Foram também obtidas a análise de agrupamento a partir da distância de Nei e método de Neighbor-Joining, e a estruturação dos genótipos a partir da análise Bayesiana. Além disso, as distâncias genéticas obtidas para os caracteres avaliados foram correlacionadas entre si pelo teste de Mantel. Os resultados obtidos apontam uma alta variabilidade para todos os caracteres avaliados. Para a maioria dos caracteres agronômicos houve variação significativa entre e dentro de regiões. Todos os caracteres bioquímicos apresentaram variação altamente significativa entre e dentro de regiões. Levando-se em consideração os caracteres agronômicos ocorreu uma tendência de agrupamento dos genótipos da Amazônia, sendo que as características que mais determinaram a distribuição dos genótipos foram a altura total da planta, a altura da primeira ramificação, a relação entre essas duas características e o índice de colheita. Para os caracteres bioquímicos ocorreu um agrupamento dos genótipos amazônicos em função da alta concentração de compostos cianogênicos e carotenoides totais. Os marcadores moleculares indicaram alta variabilidade genética (A = 3,58; P = 100%; Ho = 0,535; He = 0,642), sendo que a maior parte da diversidade (HT = 0,651) encontra-se distribuída dentro de regiões (HS = 0,643). A partir da análise de agrupamento foi verificada uma tendência de estruturação genética, com o agrupamento da maioria dos genótipos coletados na região Amazônica. A análise Bayesiana indicou a formação de dois grupos, sendo que um dos grupos englobou a maior parte dos genótipos da Amazônia, em concordância com a análise de agrupamento. As correlações entre as distâncias obtidas para todos os caracteres não foram significativas. Considerando o teor de compostos cianogênicos dos genótipos e a distância entre eles a partir dos marcadores microssatélites, foi constada uma tendência de separação entre os genótipos considerados bravos e os mansos. A partir dos resultados obtidos verificou-se que os genótipos da região Amazônica possuem características específicas que permitem o seu agrupamento. Essa tendência de agrupamento ocorre possivelmente devido a um processo de seleção diferenciado a que estes genótipos foram submetidos durante o processo de domesticação da espécie. / A relevant species as food source for the world population, especially for the underdeveloped and emerging countries, is cassava (Manihot esculenta Crantz). Primarily, cassava is a provider of energy from starch accumulated in its roots, but the presence of carotenoids with pro-vitamin A activity is also important. In this context, the objective of this study was to characterize the agronomic, biochemical and molecular diversity of cassava accessions selected for the color of their roots, collected in the Amazon, Central-West, Southeast and South regions in Brazil. The characterization was performed from 81 genotypes (33 from the Amazon region, 24 from Central-West, 18 from Southeast, four from the South and two commercial varieties) using 16 agronomic traits, five biochemical characters and 17 microsatellite loci. For biochemical and agronomic traits analyses of variance, Tukey test and Mahalanobis distances were obtained considering the region of origin of the genotypes. For microsatellite markers, indices of genetic diversity were estimated, such as number of alleles per locus (A), percentage of polymorphic loci (P), observed (Ho) and expected (He) heterozygosities, as well as the structuring of diversity between and within groups (HS, HT, DST and GST). Also, a cluster analysis was obtained using the Neighbor-Joining method and Nei´s genetic distance, as well as a Bayesian analysis. Moreover, the distances obtained for all characters were correlated using the Mantel test. Results indicate high variability for all characters evaluated. For most of agronomic traits there was significant variation between and within regions. All biochemical characters showed highly significant variation between and within regions. Taking into account the agronomic characters, there was a tendency for the Amazon genotypes to be grouped together, where the characteristics total plant height, height of the first branch, relationship between these characteristics and harvest index were those that mostly determined the genotypes distribution. For the biochemical characters, the Amazon genotypes were also grouped due to the high concentration of cyanogenic compounds and total carotenoids. Molecular markers indicated high genetic variability (A = 3.58; P = 100%; Ho = 0.535; He = 0.642), while most of total diversity (HT = 0.651) was found within regions (HS = 0.643). In the cluster analysis a tendency was observed towards a structured genetic variability, with the grouping of most genotypes collected in the Amazon region. The Bayesian analysis separated the genotypes in two groups, with one of the groups including most of the Amazon genotypes, in accordance with the cluster analysis. The correlations between the distances obtained for all characters were not significant. Considering the genotypes content of cyanogenic compounds and the distance between them from the microsatellite markers, a tendency was revealed for the separation between bitter and sweet genotypes. From the results obtained we may conclude that the Amazon genotypes have specific characteristics that allow its separate grouping. This tendency occurs possibly because of a differentiated selection process that these genotypes were submitted during the domestication of the species process.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Objetivou-se com este trabalho avaliar o teor de ácido cianídrico e os componentes de produção da mandioca em função da época de colheita em diferentes níveis de adubação nitrogenada, em área de primeiro ano, em condições edafoclimáticas da Savana de Boa Vista em Roraima. O delineamento experimental adotado foi em blocos casualizados em esquema de parcelas subdivididas, com quatro repetições, sendo alocadas as doses de nitrogênio em cobertura (0, 30, 60, 150 e 330 kg ha-1) na parcela e nas subparcelas as sete épocas de colheita (90, 120, 150, 180, 240, 300 e 360 dias após a emergência). Foi avaliado o teor de ácido cianídrico na folha, no caule, na polpa da raiz e no córtex da raiz. Para o estudo dos componentes de produção avaliou-se altura da planta, produtividade de parte aérea, número de raízes tuberosas por planta, número de raízes comerciais por planta, comprimento e diâmetro da raiz, índice de colheita, produtividade de raízes e produtividade de amido. As doses de nitrogênio em cobertura, entre 217 e 241 kg ha-1, proporcionaram os maiores teores de ácido cianídrico, entre 332 e 401 mg kg-1 de massa fresca nas partes da planta. As épocas de colheita reduziram linearmente o teor de ácido cianídrico nas partes da planta, independentemente da dose de nitrogênio. O córtex da raiz acumulou o maior teor de ácido cianídrico, enquanto a polpa da raiz o menor teor, podendo-se classificar a cultivar Aciolina, em mandioca mansa para colheita aos 360 dias após a emergência. Os componentes de produção da mandioca: altura da planta, produtividade de parte aérea, número de raízes tuberosas, número de raízes comerciais, comprimento de raiz, diâmetro de raiz, produtividade de raiz e produtividade de amido apresentaram comportamento linear em função do avanço das épocas de colheita. O maior índice de colheita foi de 80,9% obtido aos 300 dias após a emergência. A adição de nitrogênio em cobertura determinou o aumento linear na altura da planta, produtividade de parte aérea, número de raízes comerciais e diâmetro de raiz. A maior produtividade de raiz, 61.678,0 kg ha-1, foi obtida com a dose de 225,8 kg ha-1 de N quando colhida aos 300 dias após emergência. / The objective of this study was to evaluate hydrocyanic acid content and the components of bitter cassava at harvest time in different levels of nitrogen in a first year area, under ecological conditions of Boa Vista Savannah in Roraima. The experimental design was in blocks at random in a scheme of split plots, with four replications. The plots were allocated five levels of nitrogen (0, 30, 60, 150 and 330 kg ha-1) and the subplots of the seven harvest times (90, 120, 150, 180, 240, 300 and 360 days after emergence). The content of hydrocyanic acid was evaluated on the leaf, on the stalk, in the pulp of the root and in the skin of the root. For the study of the components of production, it was evaluated the height of the plant, the productivity of the aerial part, the number of bulbed roots per plant, the number of commercial roots per plant, the lenght and diameter of the root, the crop rate, the root productivity and the starch productivity. The levels of nitrogen between 217 and 241 kg ha-1 provided the highest contents of hydrocyanic acid, between 332 and 401 mg kg-1 of fresh mass in the parts of the plant studied. The Cultivation time linearly reduced the hydrocyanic acid content in the parts of the plant, regardless of the levels of nitrogen. The skin of the root accumulated the greatest level of hydrocyanic acid, while the root pulp accumulated the smallest level, being able to classify the cultivar Aciolina as sweet cassava for cropping at 360 days after emergence. The components of cassava production, the height of the plant, the productivity of the aerial part, the number of bulbed roots, the number of commercial roots, the root lenght, the diameter of the root, the productivity of the root and the starch productivity presented linear behavior in function of the advance of the harvest times. The greatest crop rating was 80,9% obtained at 300 days after emergence. The addition of nitrogen determined the linear increase of the plant height, the productivity of the aerial part, the number of commercial roots and the diameter of the root. The greatest root productivity 61.678,0 kg ha- was obtained with a dose of 225,8 kg ha- of nitrogen when reaped at 300 days after emergence.

Uma espécie relevante como fonte alimentícia para a população mundial, principalmente para os países subdesenvolvidos e emergentes, é a mandioca (Manihot esculenta Crantz). Primariamente, a mandioca é fornecedora de energia a partir do amido acumulado em suas raízes, mas é importante destacar também a presença dos carotenoides com atividade pró-vitamínica A. Nesse contexto, o objetivo deste estudo foi caracterizar a diversidade agronômica, bioquímica e molecular de acessos de mandioca coletados nas regiões Amazônica, Centro-Oeste, Sudeste e Sul do Brasil, selecionados a partir da coloração de suas raízes. A caracterização foi realizada a partir de 81 genótipos (33 da região Amazônica, 24 da Centro-Oeste, 18 da Sudeste, quatro da Sul e duas variedade comerciais) utilizando 16 caracteres agronômicos, cinco bioquímicos e 17 locos microssatélites. Para os caracteres agronômicos e bioquímicos foram realizadas análises de variância, teste de Tukey e distância de Mahalanobis considerando a região de origem dos genótipos. Para os marcadores microssatélites foram estimados os índices de diversidade genética, tais como o número de alelos por loco (A), porcentagem de locos polimórficos (P), heterozigosidades observada (Ho) e esperada (He), bem como a estruturação da diversidade entre e dentro de regiões (HS, HT, DST e GST). Foram também obtidas a análise de agrupamento a partir da distância de Nei e método de Neighbor-Joining, e a estruturação dos genótipos a partir da análise Bayesiana. Além disso, as distâncias genéticas obtidas para os caracteres avaliados foram correlacionadas entre si pelo teste de Mantel. Os resultados obtidos apontam uma alta variabilidade para todos os caracteres avaliados. Para a maioria dos caracteres agronômicos houve variação significativa entre e dentro de regiões. Todos os caracteres bioquímicos apresentaram variação altamente significativa entre e dentro de regiões. Levando-se em consideração os caracteres agronômicos ocorreu uma tendência de agrupamento dos genótipos da Amazônia, sendo que as características que mais determinaram a distribuição dos genótipos foram a altura total da planta, a altura da primeira ramificação, a relação entre essas duas características e o índice de colheita. Para os caracteres bioquímicos ocorreu um agrupamento dos genótipos amazônicos em função da alta concentração de compostos cianogênicos e carotenoides totais. Os marcadores moleculares indicaram alta variabilidade genética (A = 3,58; P = 100%; Ho = 0,535; He = 0,642), sendo que a maior parte da diversidade (HT = 0,651) encontra-se distribuída dentro de regiões (HS = 0,643). A partir da análise de agrupamento foi verificada uma tendência de estruturação genética, com o agrupamento da maioria dos genótipos coletados na região Amazônica. A análise Bayesiana indicou a formação de dois grupos, sendo que um dos grupos englobou a maior parte dos genótipos da Amazônia, em concordância com a análise de agrupamento. As correlações entre as distâncias obtidas para todos os caracteres não foram significativas. Considerando o teor de compostos cianogênicos dos genótipos e a distância entre eles a partir dos marcadores microssatélites, foi constada uma tendência de separação entre os genótipos considerados bravos e os mansos. A partir dos resultados obtidos verificou-se que os genótipos da região Amazônica possuem características específicas que permitem o seu agrupamento. Essa tendência de agrupamento ocorre possivelmente devido a um processo de seleção diferenciado a que estes genótipos foram submetidos durante o processo de domesticação da espécie. / A relevant species as food source for the world population, especially for the underdeveloped and emerging countries, is cassava (Manihot esculenta Crantz). Primarily, cassava is a provider of energy from starch accumulated in its roots, but the presence of carotenoids with pro-vitamin A activity is also important. In this context, the objective of this study was to characterize the agronomic, biochemical and molecular diversity of cassava accessions selected for the color of their roots, collected in the Amazon, Central-West, Southeast and South regions in Brazil. The characterization was performed from 81 genotypes (33 from the Amazon region, 24 from Central-West, 18 from Southeast, four from the South and two commercial varieties) using 16 agronomic traits, five biochemical characters and 17 microsatellite loci. For biochemical and agronomic traits analyses of variance, Tukey test and Mahalanobis distances were obtained considering the region of origin of the genotypes. For microsatellite markers, indices of genetic diversity were estimated, such as number of alleles per locus (A), percentage of polymorphic loci (P), observed (Ho) and expected (He) heterozygosities, as well as the structuring of diversity between and within groups (HS, HT, DST and GST). Also, a cluster analysis was obtained using the Neighbor-Joining method and Nei´s genetic distance, as well as a Bayesian analysis. Moreover, the distances obtained for all characters were correlated using the Mantel test. Results indicate high variability for all characters evaluated. For most of agronomic traits there was significant variation between and within regions. All biochemical characters showed highly significant variation between and within regions. Taking into account the agronomic characters, there was a tendency for the Amazon genotypes to be grouped together, where the characteristics total plant height, height of the first branch, relationship between these characteristics and harvest index were those that mostly determined the genotypes distribution. For the biochemical characters, the Amazon genotypes were also grouped due to the high concentration of cyanogenic compounds and total carotenoids. Molecular markers indicated high genetic variability (A = 3.58; P = 100%; Ho = 0.535; He = 0.642), while most of total diversity (HT = 0.651) was found within regions (HS = 0.643). In the cluster analysis a tendency was observed towards a structured genetic variability, with the grouping of most genotypes collected in the Amazon region. The Bayesian analysis separated the genotypes in two groups, with one of the groups including most of the Amazon genotypes, in accordance with the cluster analysis. The correlations between the distances obtained for all characters were not significant. Considering the genotypes content of cyanogenic compounds and the distance between them from the microsatellite markers, a tendency was revealed for the separation between bitter and sweet genotypes. From the results obtained we may conclude that the Amazon genotypes have specific characteristics that allow its separate grouping. This tendency occurs possibly because of a differentiated selection process that these genotypes were submitted during the domestication of the species process.