Isoflavonoids are a class of plant secondary metabolites which have multiple biological roles in plants as pest feeding deterrents, phytoalexins and signals to rhizobial microbes. Some isoflavonoids, or their breakdown products, are estrogenic when ingested by animals, and pastures with high levels of the isoflavonoid formononetin can cause sterility in ewes. White clover has low levels of isoflavonoids and is susceptible to pests like the clover root weevil. The overall aim of this project was to test whether isoflavonoids could be manipulated in white clover through metabolic engineering. The genes of the key isoflavonoid biosynthesis enzymes have been cloned from a range of legumes and three major genes, chalone reductase (CHR), isoflavone synthase (IFS) and isoflavonoid O-methyltransferase (IOMT), were cloned from white clover in this study. The white clover IFS2_12 gene was expressed in transgenic tobacco. Genistein, an isoflavonoid that is not naturally present in tobacco, was detected in the IFS-expressing tobacco, thus confirming the functionality of the IFS2_12 gene. Tobacco plants were transformed with ANT1, a transcription factor that induces the production of anthocyanins that share precursors with the isoflavonoid biosynthesis pathway. When IFS was expressed in red tobacco leaves, where anthocyanin biosynthesis was occurring, the levels of genistein were greater than in anthocyanin-free green leaves. White clover was transformed to overexpress the cloned IFS2_12 gene and some transformants had greater levels of IFS gene expression, up to 12.9 times the average wild type level. However, these transformants did not produce formononetin levels greater than the wild-type. A gene fusion of alfalfa chalcone isomerase (CHI), which produces the precursors naringenin and liquiritigenin, and soybean IFS, which converts the precursors to genistein and daidzein, respectively, was received from the Noble Foundation. Transgenic white clover plants expressing IFS/CHI were produced using a novel method that also regenerated wild-type clones of the transgenic plants. When compared with their wild-type clones, two IFS/CHI transformants produced higher levels of formononetin, thus supporting the suggestion that isoflavonoid levels can be increased in white clover through overexpression of isoflavonoid biosynthesis genes.

A formononetina e a biochanina A são as isoflavonas majoritárias nas partes aéreas de Trifolium pratense L. (trevo-vermelho) relacionadas com as principais atividades farmacológicas da planta. São chamadas de fitoestrógenos, pois possuem estrutura similar ao do 17-β-estradiol, e são capazes de se ligar aos receptores estrogênicos (ERβ e ERα). As isoflavonas agliconas são moléculas de baixa hidrossolubilidade, o que pode limitar sua aplicação em produtos para pele e a expressão de sua atividade biológica. O presente trabalho tem como objetivo obter uma fração enriquecida em isoflavonas de T. pratense e avaliar a permeação cutânea das agliconas formononetina e biochanina A individualmente e associadas. Adicionalmente, o efeito de promoção da permeação cutânea em pele de orelha suina também foi objeto do estudo. A fração foi preparada por maceração e após precipitação das isoflavonas agliconas por evaporação do etanol, o precipitado foi separado por filtração e purificado por cromatografia em coluna de poliamida. O produto foi seco e apresentou concentração de isoflavonas de 2,8 mg/g de formononetina e 2,7 mg/g de biochanina A. No entanto, essa concentração ainda não foi suficiente para posterior incorporação em uma formulação visando testes de permeação cutanea. Neste contexto, os estudos de permeação em pele de orelha de suíno (Franz cells) foram realizados com as isoflavonas majoritárias de referência incorporadas à hidrogéis de hidroxipropilmetilcellulose (HPMC). Para avaliar o teor de isoflavonas nas formulações e nas diferentes camadas da pele foi desenvolvido método bioanalítico utilizando cromatografia líquida de alta eficiência, o qual mostrou-se linear, específico, exato, preciso e robusto. Os hidrogéis foram desenvolvidos utilizando como polímero HPMC (3,5%, m/v) e as isoflavonas (0,1%) foram incorporadas à essa base, individualmente ou associadas, em presença ou ausência de hidroxipropil-β-ciclodextrina (HPβCD) ou metil-β-ciclodextrina (MβCD). Os resultados obtidos na avaliação da permeação cutânea revelaram que as isoflavonas permearam mais quando incorporadas individualmente na base especialmente a formononetina. A biochanina A apresentou maior capacidade de permeação do que a formononetina, alcançando concentrações na epiderme de 0,5 ug/cm2 e na derme de 1,5 μg/cm2, representando cerca de 2,7 vezes mais comparando com a concentração de formononetina (respectivamente, 0,2 μg/cm2 e 0,4 μg/cm2). uso de ciclodextrinas aumentou significativamente a permeação da formononetina, tanto na epiderme quanto na derme. Para a biochanina A, apenas a retenção na epiderme foi aumentada com a presença de ciclodextrinas. A HPβCD foi a ciclodextrina que apresentou os melhores resultados de promoção da permeação da formononetina na derme e epiderme, proporcionando um aumento de 113%. Para a biochanina A, as duas ciclodextrinas aumentaram a sua concentração na epiderme na mesma proporção (37%). Quando as duas isoflavonas foram incorporadas em misturas 1:1 no hidrogel, a formononetina apresentou menor retenção, tanto na epiderme (0,1 μg/cm2) quanto na derme (0,4 μg/cm2). Contrariamente, a biochanina A apresentou retenção semelhante àquela apresentada quando foi incorporada isoladamente no hidrogel, caracterizando-se como uma molécula mais permeável e não sofrendo interferência da formononetina na sua permeação e retenção. Não foi observado efeito significativo da presença das ciclodextrinas na promoção da permeação cutânea das isoflavonas nas misturas, exceto para a formononetina, na epiderme. O conjunto dos resultados demonstrou que a formononetina e biochanina A são capazes de permear a pele sendo majoritariamente retidas na epiderme e na derme, revelando o seu potencial uso em preparações cosméticas destinadas à prevenção do envelhecimento cutâneo. As ciclodextrinas apresentaram acentuado efeito promotor da permeação cutânea apenas para a formononetina, que apresenta menor permeabilidade. / The main isoflavones present Trifolium pratense L. (red clover) aereal parts are the isoflavones formononetin and biochanin A, related to its pharmacological activities. These compounds are known as phytoestrogens due to its similarity to the structure of 17-β-estradiol, being able to bind to the estrogen receptor (ERβ and ERα). Aglicones of isoflavones display low water solubility limiting its incorporation in products for the skin and expression of its biological activity. The present work aims to develop a isoflavones-enriched fraction of T. pratense and to evaluate the skin permeation of the aglicones formononetin and biochanin A individually, and in association. Moreover the promoter effect of cyclodextrins on their skin permeation will also be evaluated. The enriched-fraction was prepared by maceration in ethanol 40% (v/v). The ethanol was evaporated and the dispersion was filtered. The supernatant was purified using a column chromatography packet with polyamide. The final product was dried and presented a concentration of 2.8 mg/g of formononetin and 2.7 mg/g of biochanin A. However, these amounts of isoflavones were not enough for subsequent incorporation into a formulation to proceed the cutaneous permeation tests. In this context, the permeation studies were performed using the chemical reference formononetin and biochanin A, incorporated into the hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) hydrogels for the permeation studies on porcine ear skin (Franz cells). To evaluate the isoflavone concentration in the formulations and in the different skin layers, a bioanalytical method was validated using high performance liquid chromatography (HPLC), which showed linearity, specificity, accuracy, precision and robusteness. Hydrogels were developed using HPMC (Methocel® K4M) polymer (3.5%, m/v) and the isoflavones were incorporated into this base individually or in combination, in the presence or absence of hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPβCD) or methyl-β-cyclodextrin (MβCD). The results obtained in the cutaneous permeation tests showed higher permeation values when the isoflavones were individually incorporated into the formulations especially for formononetin. Biochanin A showed higher permeation capacity when compared to formononetin, reaching 0.5 μg/cm2 in the epidermis and 1.5 μg/cm2 in the dermis, representing about 2.7 times the concentration of formononetin (0.2 μg/cm2 and 0.4 μg/cm2). The use of cyclodextrins increased significantly the permeation values of formononetin, both in the epidermis and in the dermis. For biochanin A only the retention in the epidermis was increased. HPβCD was the cyclodextrin that showed the best results for formononetin as permeation promoter, providing an increasing in the epidermis and dermis of 113%. Both cyclodextrins improved the biochanin A permeation in the same proportion in the epidermis (37%). When the isoflavones were incorporated into hydrogels together (1:1 ratio), formononetin showed less retention in both skin layers (0.1 μg/cm2 in the epidermis and 0.4 μg/cm2 in the dermis) and biochanin A remained with similar performance when added alone. In the presence of cyclodextrins, no significant effect was observed in the promotion of skin permeation of isoflavones in mixtures, except for formononetin, in the epidermis. Taken together, the results indicated that formononetin and biochanin A present skin permeation being mostly retained in the epidermis and dermis, revealing its potential use in cosmetic products preparations for preventing skin aging. Cyclodextrins presented a marked skin permeation promoting effect only on formononetin, which molecule presents lower permeability.

A formononetina e a biochanina A são as isoflavonas majoritárias nas partes aéreas de Trifolium pratense L. (trevo-vermelho) relacionadas com as principais atividades farmacológicas da planta. São chamadas de fitoestrógenos, pois possuem estrutura similar ao do 17-β-estradiol, e são capazes de se ligar aos receptores estrogênicos (ERβ e ERα). As isoflavonas agliconas são moléculas de baixa hidrossolubilidade, o que pode limitar sua aplicação em produtos para pele e a expressão de sua atividade biológica. O presente trabalho tem como objetivo obter uma fração enriquecida em isoflavonas de T. pratense e avaliar a permeação cutânea das agliconas formononetina e biochanina A individualmente e associadas. Adicionalmente, o efeito de promoção da permeação cutânea em pele de orelha suina também foi objeto do estudo. A fração foi preparada por maceração e após precipitação das isoflavonas agliconas por evaporação do etanol, o precipitado foi separado por filtração e purificado por cromatografia em coluna de poliamida. O produto foi seco e apresentou concentração de isoflavonas de 2,8 mg/g de formononetina e 2,7 mg/g de biochanina A. No entanto, essa concentração ainda não foi suficiente para posterior incorporação em uma formulação visando testes de permeação cutanea. Neste contexto, os estudos de permeação em pele de orelha de suíno (Franz cells) foram realizados com as isoflavonas majoritárias de referência incorporadas à hidrogéis de hidroxipropilmetilcellulose (HPMC). Para avaliar o teor de isoflavonas nas formulações e nas diferentes camadas da pele foi desenvolvido método bioanalítico utilizando cromatografia líquida de alta eficiência, o qual mostrou-se linear, específico, exato, preciso e robusto. Os hidrogéis foram desenvolvidos utilizando como polímero HPMC (3,5%, m/v) e as isoflavonas (0,1%) foram incorporadas à essa base, individualmente ou associadas, em presença ou ausência de hidroxipropil-β-ciclodextrina (HPβCD) ou metil-β-ciclodextrina (MβCD). Os resultados obtidos na avaliação da permeação cutânea revelaram que as isoflavonas permearam mais quando incorporadas individualmente na base especialmente a formononetina. A biochanina A apresentou maior capacidade de permeação do que a formononetina, alcançando concentrações na epiderme de 0,5 ug/cm2 e na derme de 1,5 μg/cm2, representando cerca de 2,7 vezes mais comparando com a concentração de formononetina (respectivamente, 0,2 μg/cm2 e 0,4 μg/cm2). uso de ciclodextrinas aumentou significativamente a permeação da formononetina, tanto na epiderme quanto na derme. Para a biochanina A, apenas a retenção na epiderme foi aumentada com a presença de ciclodextrinas. A HPβCD foi a ciclodextrina que apresentou os melhores resultados de promoção da permeação da formononetina na derme e epiderme, proporcionando um aumento de 113%. Para a biochanina A, as duas ciclodextrinas aumentaram a sua concentração na epiderme na mesma proporção (37%). Quando as duas isoflavonas foram incorporadas em misturas 1:1 no hidrogel, a formononetina apresentou menor retenção, tanto na epiderme (0,1 μg/cm2) quanto na derme (0,4 μg/cm2). Contrariamente, a biochanina A apresentou retenção semelhante àquela apresentada quando foi incorporada isoladamente no hidrogel, caracterizando-se como uma molécula mais permeável e não sofrendo interferência da formononetina na sua permeação e retenção. Não foi observado efeito significativo da presença das ciclodextrinas na promoção da permeação cutânea das isoflavonas nas misturas, exceto para a formononetina, na epiderme. O conjunto dos resultados demonstrou que a formononetina e biochanina A são capazes de permear a pele sendo majoritariamente retidas na epiderme e na derme, revelando o seu potencial uso em preparações cosméticas destinadas à prevenção do envelhecimento cutâneo. As ciclodextrinas apresentaram acentuado efeito promotor da permeação cutânea apenas para a formononetina, que apresenta menor permeabilidade. / The main isoflavones present Trifolium pratense L. (red clover) aereal parts are the isoflavones formononetin and biochanin A, related to its pharmacological activities. These compounds are known as phytoestrogens due to its similarity to the structure of 17-β-estradiol, being able to bind to the estrogen receptor (ERβ and ERα). Aglicones of isoflavones display low water solubility limiting its incorporation in products for the skin and expression of its biological activity. The present work aims to develop a isoflavones-enriched fraction of T. pratense and to evaluate the skin permeation of the aglicones formononetin and biochanin A individually, and in association. Moreover the promoter effect of cyclodextrins on their skin permeation will also be evaluated. The enriched-fraction was prepared by maceration in ethanol 40% (v/v). The ethanol was evaporated and the dispersion was filtered. The supernatant was purified using a column chromatography packet with polyamide. The final product was dried and presented a concentration of 2.8 mg/g of formononetin and 2.7 mg/g of biochanin A. However, these amounts of isoflavones were not enough for subsequent incorporation into a formulation to proceed the cutaneous permeation tests. In this context, the permeation studies were performed using the chemical reference formononetin and biochanin A, incorporated into the hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) hydrogels for the permeation studies on porcine ear skin (Franz cells). To evaluate the isoflavone concentration in the formulations and in the different skin layers, a bioanalytical method was validated using high performance liquid chromatography (HPLC), which showed linearity, specificity, accuracy, precision and robusteness. Hydrogels were developed using HPMC (Methocel® K4M) polymer (3.5%, m/v) and the isoflavones were incorporated into this base individually or in combination, in the presence or absence of hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPβCD) or methyl-β-cyclodextrin (MβCD). The results obtained in the cutaneous permeation tests showed higher permeation values when the isoflavones were individually incorporated into the formulations especially for formononetin. Biochanin A showed higher permeation capacity when compared to formononetin, reaching 0.5 μg/cm2 in the epidermis and 1.5 μg/cm2 in the dermis, representing about 2.7 times the concentration of formononetin (0.2 μg/cm2 and 0.4 μg/cm2). The use of cyclodextrins increased significantly the permeation values of formononetin, both in the epidermis and in the dermis. For biochanin A only the retention in the epidermis was increased. HPβCD was the cyclodextrin that showed the best results for formononetin as permeation promoter, providing an increasing in the epidermis and dermis of 113%. Both cyclodextrins improved the biochanin A permeation in the same proportion in the epidermis (37%). When the isoflavones were incorporated into hydrogels together (1:1 ratio), formononetin showed less retention in both skin layers (0.1 μg/cm2 in the epidermis and 0.4 μg/cm2 in the dermis) and biochanin A remained with similar performance when added alone. In the presence of cyclodextrins, no significant effect was observed in the promotion of skin permeation of isoflavones in mixtures, except for formononetin, in the epidermis. Taken together, the results indicated that formononetin and biochanin A present skin permeation being mostly retained in the epidermis and dermis, revealing its potential use in cosmetic products preparations for preventing skin aging. Cyclodextrins presented a marked skin permeation promoting effect only on formononetin, which molecule presents lower permeability.

A formononetina e a biochanina A são as isoflavonas majoritárias nas partes aéreas de Trifolium pratense L. (trevo-vermelho) relacionadas com as principais atividades farmacológicas da planta. São chamadas de fitoestrógenos, pois possuem estrutura similar ao do 17-β-estradiol, e são capazes de se ligar aos receptores estrogênicos (ERβ e ERα). As isoflavonas agliconas são moléculas de baixa hidrossolubilidade, o que pode limitar sua aplicação em produtos para pele e a expressão de sua atividade biológica. O presente trabalho tem como objetivo obter uma fração enriquecida em isoflavonas de T. pratense e avaliar a permeação cutânea das agliconas formononetina e biochanina A individualmente e associadas. Adicionalmente, o efeito de promoção da permeação cutânea em pele de orelha suina também foi objeto do estudo. A fração foi preparada por maceração e após precipitação das isoflavonas agliconas por evaporação do etanol, o precipitado foi separado por filtração e purificado por cromatografia em coluna de poliamida. O produto foi seco e apresentou concentração de isoflavonas de 2,8 mg/g de formononetina e 2,7 mg/g de biochanina A. No entanto, essa concentração ainda não foi suficiente para posterior incorporação em uma formulação visando testes de permeação cutanea. Neste contexto, os estudos de permeação em pele de orelha de suíno (Franz cells) foram realizados com as isoflavonas majoritárias de referência incorporadas à hidrogéis de hidroxipropilmetilcellulose (HPMC). Para avaliar o teor de isoflavonas nas formulações e nas diferentes camadas da pele foi desenvolvido método bioanalítico utilizando cromatografia líquida de alta eficiência, o qual mostrou-se linear, específico, exato, preciso e robusto. Os hidrogéis foram desenvolvidos utilizando como polímero HPMC (3,5%, m/v) e as isoflavonas (0,1%) foram incorporadas à essa base, individualmente ou associadas, em presença ou ausência de hidroxipropil-β-ciclodextrina (HPβCD) ou metil-β-ciclodextrina (MβCD). Os resultados obtidos na avaliação da permeação cutânea revelaram que as isoflavonas permearam mais quando incorporadas individualmente na base especialmente a formononetina. A biochanina A apresentou maior capacidade de permeação do que a formononetina, alcançando concentrações na epiderme de 0,5 ug/cm2 e na derme de 1,5 μg/cm2, representando cerca de 2,7 vezes mais comparando com a concentração de formononetina (respectivamente, 0,2 μg/cm2 e 0,4 μg/cm2). uso de ciclodextrinas aumentou significativamente a permeação da formononetina, tanto na epiderme quanto na derme. Para a biochanina A, apenas a retenção na epiderme foi aumentada com a presença de ciclodextrinas. A HPβCD foi a ciclodextrina que apresentou os melhores resultados de promoção da permeação da formononetina na derme e epiderme, proporcionando um aumento de 113%. Para a biochanina A, as duas ciclodextrinas aumentaram a sua concentração na epiderme na mesma proporção (37%). Quando as duas isoflavonas foram incorporadas em misturas 1:1 no hidrogel, a formononetina apresentou menor retenção, tanto na epiderme (0,1 μg/cm2) quanto na derme (0,4 μg/cm2). Contrariamente, a biochanina A apresentou retenção semelhante àquela apresentada quando foi incorporada isoladamente no hidrogel, caracterizando-se como uma molécula mais permeável e não sofrendo interferência da formononetina na sua permeação e retenção. Não foi observado efeito significativo da presença das ciclodextrinas na promoção da permeação cutânea das isoflavonas nas misturas, exceto para a formononetina, na epiderme. O conjunto dos resultados demonstrou que a formononetina e biochanina A são capazes de permear a pele sendo majoritariamente retidas na epiderme e na derme, revelando o seu potencial uso em preparações cosméticas destinadas à prevenção do envelhecimento cutâneo. As ciclodextrinas apresentaram acentuado efeito promotor da permeação cutânea apenas para a formononetina, que apresenta menor permeabilidade. / The main isoflavones present Trifolium pratense L. (red clover) aereal parts are the isoflavones formononetin and biochanin A, related to its pharmacological activities. These compounds are known as phytoestrogens due to its similarity to the structure of 17-β-estradiol, being able to bind to the estrogen receptor (ERβ and ERα). Aglicones of isoflavones display low water solubility limiting its incorporation in products for the skin and expression of its biological activity. The present work aims to develop a isoflavones-enriched fraction of T. pratense and to evaluate the skin permeation of the aglicones formononetin and biochanin A individually, and in association. Moreover the promoter effect of cyclodextrins on their skin permeation will also be evaluated. The enriched-fraction was prepared by maceration in ethanol 40% (v/v). The ethanol was evaporated and the dispersion was filtered. The supernatant was purified using a column chromatography packet with polyamide. The final product was dried and presented a concentration of 2.8 mg/g of formononetin and 2.7 mg/g of biochanin A. However, these amounts of isoflavones were not enough for subsequent incorporation into a formulation to proceed the cutaneous permeation tests. In this context, the permeation studies were performed using the chemical reference formononetin and biochanin A, incorporated into the hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) hydrogels for the permeation studies on porcine ear skin (Franz cells). To evaluate the isoflavone concentration in the formulations and in the different skin layers, a bioanalytical method was validated using high performance liquid chromatography (HPLC), which showed linearity, specificity, accuracy, precision and robusteness. Hydrogels were developed using HPMC (Methocel® K4M) polymer (3.5%, m/v) and the isoflavones were incorporated into this base individually or in combination, in the presence or absence of hydroxypropyl-β-cyclodextrin (HPβCD) or methyl-β-cyclodextrin (MβCD). The results obtained in the cutaneous permeation tests showed higher permeation values when the isoflavones were individually incorporated into the formulations especially for formononetin. Biochanin A showed higher permeation capacity when compared to formononetin, reaching 0.5 μg/cm2 in the epidermis and 1.5 μg/cm2 in the dermis, representing about 2.7 times the concentration of formononetin (0.2 μg/cm2 and 0.4 μg/cm2). The use of cyclodextrins increased significantly the permeation values of formononetin, both in the epidermis and in the dermis. For biochanin A only the retention in the epidermis was increased. HPβCD was the cyclodextrin that showed the best results for formononetin as permeation promoter, providing an increasing in the epidermis and dermis of 113%. Both cyclodextrins improved the biochanin A permeation in the same proportion in the epidermis (37%). When the isoflavones were incorporated into hydrogels together (1:1 ratio), formononetin showed less retention in both skin layers (0.1 μg/cm2 in the epidermis and 0.4 μg/cm2 in the dermis) and biochanin A remained with similar performance when added alone. In the presence of cyclodextrins, no significant effect was observed in the promotion of skin permeation of isoflavones in mixtures, except for formononetin, in the epidermis. Taken together, the results indicated that formononetin and biochanin A present skin permeation being mostly retained in the epidermis and dermis, revealing its potential use in cosmetic products preparations for preventing skin aging. Cyclodextrins presented a marked skin permeation promoting effect only on formononetin, which molecule presents lower permeability.

Orientador: Yong Kun Park / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-14T20:12:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_CleberSilveira_D.pdf: 1422241 bytes, checksum: c8fd8cf814a31c433a33f19acc56a668 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Própolis é uma substância resinosa elaborada por abelhas da espécie Apis mellifera e usada como revestimento da colméia. Para a produção da própolis as abelhas usam a matéria-prima coletada de diversas partes da planta como broto, botões florais, exsudatos resinosos e outras partes do tecido vegetal. A própolis é utilizada na medicina popular há 3000 anos a.C. principalmente por apresentar propriedades antimicrobiana, anti-inflamatória e cicatrizante (Marcucci, 1995; Khayyal et al., 1993). Nos últimos anos foi demonstrado que alguns tipos de própolis apresentam atividade antioxidante, hipotensiva, anestésica, anticâncer, anti-HIV e anticariogênica. As própolis brasileiras são classificadas em 13 grupos conforme sua composição físico-química, que é diretamente relacionada com a planta utilizada pelas abelhas para coleta das resinas e exsudatos. Nesse trabalho foi escolhida a própolis do grupo 13 por possuir altas atividades biológicas. Nessa tese foram avaliados a quantidade de compostos fenólicos totais e flavonóides totais presentes na própolis do grupo 13 de diferentes colméias e em diferentes épocas do ano, além de testar suas atividades biológicas. Além disso, foram realizados o isolamento e a identificação da formononetina (7-hidroxi-4¿metoxi-isoflavona), principal isoflavona encontrada na própolis do grupo 13, e foram testadas suas atividades biológicas. Demonstrou-se que a própolis vermelha de João Pessoa - PB apresenta grandes variações entre as colméias e em diferentes épocas do ano em relação à composição de compostos fenólicos totais e flavonóides totais. Mostrou-se também que as própolis com maiores quantidades de compostos fenólicos totais e flavonóides totais apresentaram melhores atividade antimicrobiana contra Staphylococcus aureus e atividade antiradical livre. Foi demonstrado um método de extração da formononetina de própolis do grupo 13, e mostrou-se que esse composto possui alta atividade antiradical e antimicrobiana contra Staphylococcus aureus / Abstract: Propolis is a resinous substance produced by the honeybee Apis mellifera. Bees use propolis to seal holes and to protect the beehive. To produce propolis the honeybee uses resins of leaf buds and buds, resinous exudates and other parts of plant tissues. Propolis is used as a folk medicine since 3000 BC. Numerous biological properties have been found including antimicrobial, anti-inflammatory and cicatrizing (Marcucci, 1995, Khayyal et al., 1993). Recently, studies revealed that propolis also has antioxidant, hypotensive, anesthetic, anticancer, anti-HIV and anticariogenic activities. The Brazilian propolis is classified into 13 distinct groups according to their chemical composition, which is directly related to the plants used to collect resins and exudates. In this study, propolis of group 13 was chosen, as it shows high biological activity. In this thesis were analyzed the quantity of whole phenolic compounds and flavonoids content was analyzed in each sample of propolis group 13, collected in different beehives and in different seasons. Furthermore, it was tested the biological activities of each sample. In addition, formononetin (7-hydroxy-4¿methoxyisoflavone), the main isoflavonoid found in propolis group 13, was isolated and identified and its biological activity was analyzed. It was demonstrated that João Pessoa ¿ PB red propolis has great variations of phenolic compounds and flavonoids among honeybees and different seasons. It was showed that propolis with greater amount of phenolic compounds and flavonoids have better antimicrobial activity against Staphylococcus aureus and antiradical activity. It was demonstrated a method of formononetin extraction of red propolis group 13, and it was showed that this compound has high antimicrobial activity against Staphylococcus aureus and antiradical activity / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:00:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 6176997 bytes, checksum: 84882ba9517a6db053cc7c655b0e9d39 (MD5) Previous issue date: 2014-08-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Propolis is an heterogeneous mixture of substances, produced by melliferous bees from plants in close proximity with the bee´s hives. It is usually classified according to its botanical origin and chemical composition that vary according to geographical origin. Studies have shown that red propolis have physicochemical and biological properties that are diverse from other propolis types. There is a scarcety of studies with Brazilian red propolis, and no study with the red propolis from Igarassu (PE, Brazil), and thus its botanical origin, chemical characterization, and pharmacological activities have not been determined. The aim of this study was to perform a bioassay-guided fractionation of two propolis samples, collected from Igarassu, in order to determine the substances responsible for its antimicrobial, antioxidant, antileukemic and leishmanicidal activities, as well as its palynological profile. The samples of propolis were collected in Igarassu-PE, in natura, in May 2012 in two apiaries. They were submitted to palynological analyses to identify the pollen types and their frequency in the samples. Then, samples in natura were powdered, extracted with 96% ethanol and concentrated to obtain the crude ethanol extract. This extract was dissolved in a mixture of methanol:water (1:1, v/v) and partitioned with hexane and ethyl acetate, obtaining the hexane, ethyl acetate and hydroalcoholic fractions. The acetate fraction was submitted to column chromatography with Sephadex LH20 for isolation of the compounds. The propolis in natura was subjected to preliminary phytochemical screening. The ethanol extract was evaluated for identification of compounds by HPLC-MS. The propolis in natura, ethanol extract, hexane fraction, ethyl acetate and hydroalcoholic were submitted to HPLC analysis for identification and quantification of phenolic compounds. A total of 28 different pollen types belonging to 16 families and 30 genera were found in the samples. The most frequent were: Serjania and Dalbergia (sample 1 April 2011), Fabaceae 1 and Dalbergia (sample 2 April 2011), Stigmaphyllon (sample 1 and 2 May 2012). It was found the presence of flavonoids and steroids in propolis in natura. Twenty five compounds were identified in the crude ethanol extract of the samples 1 and 2. The major compounds belong to the class of flavonols, flavanas, isoflavones and prenylated benzophenones pterocarpans, demonstrating the usefulness of the technique of LC - Orbitrap - FTMS. The chemical profile of samples 1 and 2 of propolis are characterized by the presence of benzophenone. In propolis in natura, ethanol extract, hexane fraction, ethyl acetate and hydroalcoholic, we were able to identify and quantify 8 substances, 1 phenolic acid and 7 flavonoids. In the ethyl acetate fraction of sample 1 the isoflavone formononetin was isolated. It is observed that during the fractionation, starting from propolis in natura crushed to formononetin isolated substance, there was an increase in fungistatic power. It is observed that with fractionation, starting from propolis in natura to formononetin isolated substance, there was an increase in fungistatic power. Regarding antioxidant activity against DPPH radical, it was observed that all samples showed antioxidant power, with the exception of isolated formononetin. In descending order, in relation to antioxidant power, the most nonpolar samples had higher activity than polar samples. Both propolis in natura as crude ethanol extract showed strong activity against Leishmania promastigotes of L. amazonensis. The antileukemic activity on the cell line HL- 60 also increased with fractionation. / A própolis é uma mistura heterogênea de compostos e é produzida por abelhas a partir de vegetais encontrados próximos às colmeias. É classificada de acordo com a origem botânica e a composição química que pode variar entre as regiões. Estudos têm demonstrado que a própolis vermelha possui características físico-químicas e biológicas diferenciadas. No estado de Pernambuco, até o momento são poucos os trabalhos realizados com a própolis vermelha, e não há na literatura estudos com a própolis vermelha de Igarassu PE, com isso sua origem botânica, caracterização química e suas atividades farmacológicas, ainda não estão definidas. O objetivo deste estudo foi realizar um fracionamento biomonitorado de duas amostras de própolis vermelha, coletadas em Igarassu PE, a fim de determinar os compostos responsáveis pelas atividades antimicrobiana, antioxidante, antileucêmica e antileishmania, além de traçar um perfil palinológico. As amostras de própolis vermelha foram coletadas em Igarassu-PE, na forma in natura, em maio de 2012, em dois apiários. Foram submetidas à análise palinológica, para identificação dos grãos de pólen e dos tipos polínicos presentes. Em seguida, as amostras in natura foram trituradas, extraídas em etanol 96% e concentradas obtendo-se o extrato etanólico bruto seco. Esse extrato foi suspenso em uma mistura de metanol-água (1:1) e fracionado por separação líquido-líquido com hexano e acetato de etila, obtendo-se as frações hexânica, acetato de etila e hidroalcoólica. A fração acetato foi refracionada em coluna de Sephadex LH-20 para isolamento dos compostos. A própolis in natura foi submetida ao screening fitoquimico preliminar. O extrato etanólico foi avaliado para identificação dos compostos por CLAE-EM. A própolis in natura, extrato etanólico, frações hexânica, acetato de etila e hidroalcoólica foram submetidas a análise do perfil cromatográfico por CLAE, análise do perfil fenólico, identificação e quantificação de compostos fenólicos e avaliação das atividades farmacológicas. Nas amostras in natura, foram encontrados 28 tipos polínicos, pertencentes a 16 famílias e 30 gêneros botânicos. Os tipos polínicos que apareceram em maior frequência foram: Serjania e Dalbergia (amostra 1- abril de 2011), Fabaceae 1 e Dalbergia (amostra 2-abril de 2011), Stigmaphyllon (amostra 1 e 2-maio de 2012). Verificou-se a presença de flavonoides e esteroides na própolis in natura. Foram identificados 25 compostos no extrato etanólico bruto das amostras 1 e 2 de própolis vermelha, onde as principais substâncias identificadas pertencem à classe dos flavonols, flavanas, isoflavonas, pterocarpanos e benzofenonas preniladas, demonstrando a utilidade da técnica de LC - Orbitrap - FTMS. O perfil químico das amostras 1 e 2 de própolis vermelha são caracterizados pela presença de benzofenonas. Na própolis in natura, extrato etanólico, frações hexânica, acetato de etila e hidroalcoólica, foram identificadas e quantificadas 8 substâncias, sendo 1 ácido fenólico e 7 flavonoides. Na fração acetato de etila da amostra 1, foi isolada a isoflavona formononetina. Observa-se que ao longo do fracionamento, partindo da própolis in natura triturada até a substância isolada formononetina, houve um aumento no poder fungistático. Em relação a atividade antioxidante, medida pelo método de DPPH, observou-se que todas as amostras apresentaram poder antioxidante, com exceção da substância isolada. Em ordem decrescente, em relação ao poder antioxidante, as amostras mais apolares tiveram maior atividade que as amostras polares. Tanto a própolis in natura triturada assim como o extrato etanólico bruto apresentaram forte atividade antileishmania sobre as formas promastigotas de L. amazonensis. A atividade antileucêmica também aumentou ao longo do fracionamento, sobre a linhagem celular HL-60.

Sustainable agriculture practices include a better exploitation of soil natural resources. Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) plays an important role in this context, with native communities in soils that establishes a mutualistic association with most plant species and maximizes their access to mineral nutrients, especially phosphorus. Seed treatment may consist in a good alternative to stimulate AMF root colonization, since early stages of crop growth, by using biostimulant formulations applied to seeds. This research had the objective to evaluate the early mycorrhization of soybean plants in response to seaweed extracts applied to seeds. The treatments consisted of a control (CTR, distilled water), two seaweed extracts, from Ascophyllum nodosum (ANE) and Ecklonia maxima (EME) species and a synthetic formulation containing formononetin (FOR), commercially used as mycorrhization stimulant. The first experiment was conducted in greenhouse, with the aim to evaluate different parameters of soybean early growth and development and AMF root colonization in response to the seed treatments, under different rates of phosphorus added to the soil (0, 50, 100 and 200 mg.dm-3). The second experiment was conducted in growth chamber, with the objective to evaluate qualitative and quantitative aspects of mycorrhization in response to the seed treatments with biostimulants, at early plant growth stages. In this experiment, the influence of treatments on the structure of AMF, bacterial and fungal communities in the soybean rhizosphere were analyzed, through PCR/T- RFLP fingerprinting. Phosphorus rates applied to soil significantly influenced (P<0.10) biometric and physiological parameters of soybean plants, while the seed treatments only influenced leaf chlorophyll content and nitrogen balance at a significant level, despite some trends to increase leaf area, shoot dry mass and nodulation. Formononetin applied to soybean seeds increases AMF root colonization compared to control, independently of P rate applied to soil, while ANE and EME presented intermediate values for this parameter, not differing from both control and formononetin. When considered some qualitative parameters of mycorrhiza establishment, such as frequency and intensity of mycorrhization, both synthetic and natural biostimulants presented significant improvements, with EME and FOR providing higher values in general. The phenological stage of soybean significantly influenced AMF, bacterial and fungal community structures in rizosphere, while the biostimulant seed treatments only significantly influenced the bacterial community. However, a relatively large variation in the microbial community structures could be attributed to the interaction between phenological stage of plants and the seed treatment with biostimulants. / Práticas agrícolas sustentáveis incluem uma melhor exploração dos recursos naturais do solo. Os fungos micorrízicos arbusculares (FMA) desempenham um papel importante neste contexto, com comunidades nativas nos solos que estabelecem uma associação mutualística com a maioria das espécies cultivadas e maximizam o acesso a nutrientes minerais, especialmente o fósforo. O tratamento de sementes pode consistir em uma alternativa interessante para estimular a colonização por FMA, desde estádios iniciais de crescimento da cultura, utilizando formulações de bioestimulantes aplicadas às sementes. Esta pesquisa teve como objetivo avaliar a micorrização precoce de plantas de soja em resposta a extratos de algas aplicados nas sementes. Os tratamentos consistiram de uma testemunha (CTR, água destilada), dois extratos de algas marinhas, das espécies Ascophyllum nodosum (ANE) e Ecklonia máxima (EME) e uma formulação sintética contendo formononetina (FOR), comercialmente utilizada como estimulante de micorrização. O primeiro experimento foi conduzido em casa de vegetação, com o objetivo de avaliar diferentes parâmetros de crescimento e desenvolvimento inicial das plantas de soja e a colonização de raízes por FMA, em resposta aos tratamentos de sementes; estas avaliações foram realizadas sob diferentes doses de fósforo adicionadas ao solo (0, 50, 100 e 200 mg.dm-3). O segundo experimento foi conduzido em câmara de crescimento, com o objetivo de avaliar aspectos qualitativos e quantitativos da micorrização em resposta ao tratamento de sementes com bioestimulantes, nas fases iniciais de crescimento das plantas. Neste experimento, analisou-se a influência dos tratamentos na estrutura de comunidades de FMA, bactérias e fungos na rizosfera das plantas de soja, através de PCR/T-RFLP. As doses de fósforo aplicadas no solo influenciaram significativamente (P<0,10) nos parâmetros biométricos e fisiológicos das plantas de soja, enquanto os tratamentos de sementes influenciaram significativamente apenas o teor de clorofila e o balanço de nitrogênio. A formononetina aplicada nas sementes de soja aumentou a colonização da raiz por FMA em relação ao controle, independentemente da dose de P aplicada ao solo, enquanto ANE e EME apresentaram valores intermediários para este parâmetro, não diferindo tanto da testemunha como da formononetina. Quando considerados alguns parâmetros qualitativos do estabelecimento de micorrizas, tanto os bioestimulantes sintéticos como os naturais apresentaram melhorias significativas. O estádio fenológico da soja influenciou significativamente as estruturas de comunidades de FMA, bactérias e fungos na rizosfera das plantas de soja, enquanto os tratamentos de sementes com bioestimulantes somente influenciaram significativamente a comunidade bacteriana. No entanto, uma variação relativamente grande nas estruturas da comunidade microbiana pôde ser atribuída à interação entre estádio fenológico das plantas e o tratamento de sementes com bioestimulantes.

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