Orientador: Glaucia Maria Pastore / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T05:10:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_Rosangelados_M.pdf: 814194 bytes, checksum: 40aac8890d5062af1c1b42f9e06c6d35 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Os galactooligossacarídeos (GOS), um grupo de oligossacarídeos, são carboidratos não digeríveis (NDOs), resistentes à hidrólise das enzimas digestivas do intestino, tem os efeitos fisiológicos similares ao da fibra dietética. Sua ingestão aumenta a proliferação das Bifidobacterium e dos Lactobacilus no intestino. Eles são considerados como ingredientes prebióticos. Devido aos possíveis benefícios à saúde, associados com o consumo destes compostos, seu uso como Alimento Funcional tem crescido rapidamente, particularmente no Japão e Europa. Este trabalho teve como objetivo a extração da enzima _-galactosidase a partir do microrganismo Scopulariopsis sp, de avaliar o efeito da temperatura, tempo de reação, concentração de enzima e lactose, de modo a obter condições mais eficientes para a produção de GOS, além disso, comparar esses resultados com os GOS produzidos com a enzima comercial obtida por Aspergillus oryzae. Como resultado, observamos que a linhagem de Scopulariopsis sp sintetizou grandes quantidades de b-galactosidase por fermentação semi-sólida, que foi produzida constitutivamente. A enzima semi-purificada foi precipitada de etanol 70%. O extrato foi caracterizado bioquimicamente, mostrando ter pH ótimo de 5,0 e a melhor temperatura a 45ºC, para atividade de transgalactosilação. A enzima obtida a partir de Scopulariopsis sp converteu 20% de lactose em oligossacarídeos (80.8mg/mL de 4¿galactosyl-lactose), comparando com a _- galactosidase de Aspergillus oryzae, que converteu 6% de lactose em oligossacarídeos (25.6mg/mL de 4¿galactosyl-lactose), utilizando lactose 40% (p/v), à 45ºC, pH 5.0 e 10U/mL e o melhor tempo foi o de 12h de reação. Também houve a produção de outro galactooligossacarídeo de estrutura não identificada ainda, sendo necessário estudos adicionais que elucidem a estrutura e atividade destes GOS / Abstract: The galactooligosaccharides (GOS), a group of oligosaccharide, are not digerible carbohydrates (NDOs), they are resistant to hydrolysis by digestive enzymes from intestine and have similar dietary fiber physiological effect. Its ingestion increases the Bifidobacterium and Lactobacillus proliferation in the intestine. They are considered prebiotic ingredients. Due to the possible health benefits associated with the consumption of these compounds, their use as functional ingredients has grown quickly, particularly in Japan and Europe. They aim of this work was to extract the _-galactosidase from Scopulariopsis sp, and to evaluate the temperature conditions, reaction time, lactose and enzyme concentration, to improve the GOS production, beyond that, to make a comparison with the GOS obtained by commercial enzyme produced by Aspergillus oryzae. As result the Scopulariopsis sp strain had, accumulated great amounts of _- galactosidase on semisolid fermentation and the enzyme was produced continuosly. The enzyme solution was precipitated by using 70% ethanol. The extract was biochemically characterized showing the otimum pH of 5.0, and the best temperature was 45ºC, for transgalactosylation activity. The enzyme isolated from Scopulariopsis sp has converted 20% of lactose into oligosacharides (80.8mg/mL of 4'galactosyl-lactose), comparing with _-galactosidase from Aspergillus oryzae, a commercial enzyme, that converted 6% of lactose into oligosacharides (25.6 mg/mL of 4'galactosyl-lactose), using lactose 40% (p/v), at 45ºC, pH 5.0 and 10U/mL, and the best reaction time was at 12h of reaction. We also observed the production of other galactooligosaccharide with nonidentified structure, been necessary additional research to discover their structure and activity / Mestrado / Mestre em Ciência de Alimentos

Orientador: Glaucia Maria Pastore / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-12T23:39:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_Daniele_M.pdf: 657735 bytes, checksum: bd84be8d85765f530a42c1a44310877e (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Atualmente, um dos desenvolvimentos mais significativos na ciência é o de alimentos funcionais, relacionado ao desenvolvimento de suplementos dietéticos que afetam beneficamente a saúde. Dentre esses pode-se citar os galactooligossacarídeos, que é um grupo de oligossacarídeos considerados como carboidratos não digeríveis devido sua resistência à hidrólise das enzimas do intestino. Dentre os benefícios obtidos com a ingestão de galactooligossacarídeos estão o aumento da população de bifidobacterias no cólon e, com isso, a redução dos níveis de bactérias patogênicas, além do aumento da absorção de cálcio, estimulação do sistema imune, combate a infecções intestinais, regulação do colesterol sérico e a redução do risco de câncer de cólon. A produção dos galactooligossacarídeos tem sido estudada extensivamente em microrganismos, através da reação de transgalactosilação enzimática catalisada pela b-galactosidase. O principal objetivo do presente trabalho foi a produção da enzima b-galactosidase por linhagens fúngicas para produção de galactooligossacarídeos. Primeiramente os fungos foram selecionados aleatoriamente da coleção de microrganismos do Laboratório de Bioaromas (Departamento de Ciência de Alimentos ¿ UNICAMP) e isolados de amostras de favo de mel coletadas na cidade de Itapira-SP. Posteriormente, os microrganismos foram testados quanto à produção da enzima b-galactosidase e atividade de transgalactosilação. Para o estudo do processo fermentativo, foram selecionados 3 microrganismos com maior atividade de transgalactosilação. Foi realizado um delineamento experimental, composto por 9 tratamentos, visando avaliar o efeito da temperatura (24, 30 e 36 oC), umidade (40, 50 e 60%) e concentração de lactose (0, 7,5 e 15%) no meio para a produção enzimática. Em seguida, foi selecionado o melhor microrganismo para extração e caracterização da enzima para a produção de galactooligossacarídeos. As variáveis estudadas foram: temperatura (35, 45, 55 e 65 oC), pH (4, 5, 6 e 7), concentração de lactose inicial (20, 30, 40 e 50%) e concentração do extrato enzimático bruto liofilizado (52, 104, 156 e 208 U). De todos os ensaios, foram retiradas alíquotas depois de 6, 12, 24, 36, 48 e 72 horas de reação. Para avaliar a influência do tempo na síntese de galactooligossacarídeo, foi realizada uma curva cinética para medir a produção em 3, 6, 9, 12, 18, 24, 30, 36, 48 e 72 horas de reação. A seleção de microrganismos resultou em 5 linhagens produtoras de galactooligossacarídeos: Aspergillus sp (LB-01), Aspergillus sp (LB-32), Aspergillus sp (LB-36), Penicillium sp (LB-51) e Scopulariopsis sp (LB-35). O microrganismo com maior produção de 4¿galactosillactose foi o Aspergillus sp (LB-32) que converteu 19,17% da lactose presente no meio e produziu 7,25% do tetrassacarídeo. O segundo maior produtor foi Penicillium sp (LB-51) com produção de 6,71%, seguido por Scopulariopsis sp (LB-35) com 6,65%, Aspergillus sp (LB-01) com 5,22% e Aspergillus sp (LB-36) com 4,97% de produção de galactooligossacarídeo. O estudo do processo fermentativo foi realizado com os segunites microrganismos: Aspergillus sp (LB-32), Penicillium sp (LB-51) e Scopulariopsis sp (LB-35). Pôde-se observar que alguns tratamentos favoreceram o crescimento dos microrganismos, enquanto outros foram desfavoráveis. O tratamento controle T9 (que compreende as condições 30 oC, 0% de concentração de lactose no meio e 50% de umidade) foi o que mais se destacou, apresentando os maiores valores de atividade para todos os microrganismos. Todos os outros tratamentos possuíram valores de atividade enzimática significativamente inferiores (P<0,05) aos valores obtidos no tratamento controle. Os resultados da caracterização enzimática mostraram que, para o microrganismo Aspergillus sp (LB-32), as temperaturas mais altas (65 oC) e os valores de pH mais baixos (pH 4) foram favoráveis para a produção de 4¿galactosil-lactose. A concentração inicial de 50% de lactose foi desfavorável devido à precipitação da mesma, estando a maior produção de galactooligossacarídeo no valor referente a 40% de lactose. O aumento na concentração enzimática foi diretamente proporcional ao aumento da produção de 4¿galactosil-lactose, sendo o melhor resultado com a utilização de 208 U. Todos os ensaios mostraram melhores resultados quando a reação atingiu 48 horas. Através da curva cinética, notou-se que a produção de galactooligossacarídeo inicia-se depois de 3 horas de reação, atingindo o máximo de produção em 48 horas. O melhor resultado foi obtido com o uso da temperatura em 65 oC, produzindo 12,10% de 4'galactosil-lactose, através da conversão de 31,27% da lactose / Abstract: Actually, one of the most significant development in science are functional foods, connected with the development of dietetic supplement that affects beneficially the health. Among these, we can mention the galactooligosaccharides, that is a group of oligosaccharides considerated as non-digestible carbohydrates due to their resistance to hydrolysis of intestine enzymes. Among the benefits obtained with galactooligosaccharides ingestion are the increase of bifidobacteria population in the colon and, by their antagonistic effect, the reduction of the pathogenic bacteria level, over the increase of calcium absorption, immune system stimulation, intestinal diseases combat, serum cholesterol regulation and the reduction of colon¿s cancer risks. The production of galactooligosaccharides has been extensively studied in microorganisms, through the transgalactosylation reaction catalyzed by b-galactosidase enzyme. The aim of this work was the production of b-galactosidase enzyme by fungus strains to produce galactooligosaccharide. Firstly, the fungus were ramdonly removed from the microorganisms collection of Bioaromas Laboratory (Food Science Department ¿ UNICAMP) and isolated from honeycomb collected at Itapira-SP. After this, the microorganisms were tested for the production of the b-galactosidase enzyme and transgalactosylation activity. To study the fermentative process, it was selected 3 microorganisms with the largest transgalactosylation activity. An experimental design was realized, consisting of 9 treatments, to evaluate the effect of temperature (24, 30 and 36 oC), humidity (40, 50 and 60%) and lactose concentration (0, 7,5 and 15%) in medium to produce the enzyme. After, it was selected the best microorganism to characterize its enzyme to produce galactooligosaccharides. The studied variables were: temperature (35, 45, 55 and 65 oC), pH (4, 5, 6 and 7), initial lactose concentration (20, 30, 40 and 50%) and lyophilized brute extract concentration (52, 104, 156 and 208 U). Aliquots were took out from all tests after 6, 12, 24, 36, 48 and 72 hours of reaction. To evaluate the time influence in galactooligosaccharides syntesis, it was realized a kinetic curve to meansure the production in 3, 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 and 72 hours of reaction. The screening of microorganisms resulted in 5 galactooligosaccharides producer strains: Aspergillus sp (LB-01), Aspergillus sp (LB-32), Aspergillus sp (LB-36), Penicillium sp (LB-51) and Scopulariopsis sp (LB-35). The largest producer of 4¿galactosil-lactose was Aspergillus sp (LB-32), that has converted 19,17% of lactose actual midst and has produced 7,25% of the tetrasaccharide. The second best producer was Penicillium sp (LB-51) with 6,71% of production, followed by Scopulariopsis sp (LB-35) with 6,65%, Aspergillus sp (LB-01) with 5,22% and Aspergillus sp (LB-36) with 4,97% of galactooligosaccharides production. The study of the fermentative process was realized with the microorganisms: Aspergillus sp (LB-32), Penicillium sp (LB-51) and Scopulariopsis sp (LB-35). During the experiment, it could be noticed that some treatments promoted the growth of the microorganisms, while others were disadvantageous. The control treatment T9 (that consists of 30 oC, 0% of lactose concentration in medium and 50% of humidity) was the best, with the biggest activity values for all microorganisms. The other treatments showed enzymatic activity values significantly poorer (p<0,05) than the values obtained in control treatment. The results of the enzymatic characterization showed that, for the microorganism Aspergillus sp (LB-32), higher temperatures (65 oC) and lower pH values (pH 4) promoted the production of 4¿galactosil-lactose. The initial lactose concentration of 50% was disadvantageous because of lactose precipitation, being the best production of galactooligosaccharide with 40% of initial lactose. The increase in the enzymatic concentration was directly proportional to the increase of 4¿galactosil-lactose production, obtaining the best result with 208 U of enzyme. All the tests showed the best results in 48 hours of reaction. The kinetic curve showed that the production of galactooligosaccharides starts after 3 hours of reaction, and reaches the top of production in 48 hours. Our best result was obtained using 65 oC of temperature, producing 12,10% of 4¿galactosil-lactose throught 31,27% of lactose conversion / Mestrado / Mestre em Ciência de Alimentos

Orientador: Celio Kenji Miyasaka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T22:13:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_ElisvaniaFreitasdos_M.pdf: 2673339 bytes, checksum: 01f9989c4a79dc7f5bd8198db02dde80 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O câncer gástrico é o crescimento desordenado de células malignas nos tecidos do estômago e a cirurgia de ressecção gástrica parcial ou total é a principal alternativa terapêutica. Em decorrência deste procedimento cirúrgico podem ocorrer deficiências na absorção de alguns minerais como o cálcio e o ferro, podendo levar a osteoporose e a anemia, respectivamente. Os galactooligossacarídeos (GOS) e a polidextrose (POLI) são componentes fermentáveis que diminuem o pH intestinal favorecendo a absorção de minerais, melhorando a biodisponibilidade. Sendo assim, o objetivo desse trabalho foi verificar o efeito da suplementação desses compostos na absorção do mineral cálcio e ferro em ratos gastrectomizados. Ratos adultos foram submetidos a um procedimento cirúrgico de gastrectomia associado à vagotomia troncular anterior sendo divididos em dois grupos: gastrectomizados (GXT) e falso gastrectomizados (SHAM). Após 15 dias de pós-operatório foram divididos em oito sub-grupos:(G1= GXT / C1=Sham: dieta sem prebiótico; G2=GXT / C2=Sham: GOS 5%; G3=GXT / C3=Sham: POLI 5%; G4=GXT /C4=Sham: GOS 2,5% + POLI 2,5%). Os animais gastrectomizados apresentaram menor consumo de dieta, porém sem diferença com relação ao peso. As dosagens de cálcio sérico e urinário foram menores nos animais gastrectomizados. A gastrectomia diminuiu a absorção aparente de cálcio, sendo que, a administração diária de GOS 5% e a POLI 5% aumentaram a absorção aparente de cálcio em C2 (48%) e C3 (52%) comparados ao C1. O procedimento cirúrgico diminuiu a absorção aparente de ferro em 60%. No entanto, em relação aos tratamentos a associação do GOS + POLI 2,5% aumentou em 52% a absorção de ferro no grupo C4 e 100% no G4. Além disso, o G4 apresentou a mesma absorção dos ratos que não sofreram nenhum tipo de tratamento e nem a cirurgia (C1). A POLI 5% também aumentou a absorção aparente de ferro em 73% em ratos GXT. Os animais do grupo Sham mantiveram os níveis de hematócrito e hemoglobina durante o período experimental. Já nos animais GXT, todos os tratamentos apresentaram redução de 14% nos níveis de hematócrito do tempo inicial à quarta semana. A partir da quarta semana, todos animais GXT apresentaram uma leve tendência de recuperação, contudo os animais do grupo Poli 5% (G3) apresentaram uma plena recuperação. As dosagens de VCM e HCM foram menores nos animais GXT vs CO durante as 8 semanas do experimento, caracterizando uma anemia por deficiência de ferro (microcítica e hipocrômica), respectivamente. A concentração de ferro sérico foi menor nos animais GXT. A suplementação dos dois prebióticos aumentou em 15% o ferro sérico dos animais C4 em relação ao C1. Nos animais GXT o G3 em 51% e G4 em 94% foram maiores do que o G1. A ressecção gástrica parcial não apresentou grandes alterações no metabolismo de cálcio, sugerindo que esse protocolo experimental não seja o melhor modelo para a depleção de cálcio. A ressecção gástrica parcial induziu à má absorção de ferro, comprovando a eficiência do nosso modelo experimental para estudos relacionados ao metabolismo do ferro e há fortes evidências que a junção dos dois prebióticos GOS e POLI atuem como sinergistas, potencializando o efeito prebiótico / Abstract: The gastric cancer is a uncontrolled growth of the cells of the stomach, where the total or parcial gastric surgical resection is the main therapeutic alternative. Due to this procedure, the deficiencies in the absorption of some minerals such as calcium and iron could lead to an osteoporosis and anemia, respectively. The galactooligossacharides (GOS) and the polidextrose (POLI) are fermentable compounds that reduce the intestinal pH increasing the mineral absorption. Thus the purpose of this study was to verify the effects of supplementation of this compound in the absorption of calcium and iron in gastrectomized rats. Adult male rats were submitted to a gastrectomized surgical procedure associated to an anterior troncular vagotomy, them shared in two groups: gastrectomized (GXT) and Sham operated (SHAM) rats. After 15 days of surgery, the rats were shared in 8 sub-groups with the following diets: G1= GTX /C1=Sham: diet without prebiotics; G2= GTX /C2=Sham: 5% GOS diet; G3= GTX /C3=Sham: 5% POLI diet and G4= GTX /C4=Sham: 2.5% GOS + 2.5 POLI diet. The gastrectomized animals ingested a minor amount of feed, however this tow groups not showed differences in the body weight. The calcium in the serum and in the urine in the gastrectomized animals were reduced. The gastrectomy reduced the calcium apparent absorption, the daily administration of 5% GOS and 5% POLI increased the calcium apparent absorption in C2 (48%) and C3 (52 %) as compared to C1 group. The surgical procedure reduced the iron apparent absorption in 60%. However, the associated treatment with GOS + POLI 2,5% increased (52%) the absorption of iron in the C4 group and in the G4 group in 100%, as compared to C1 and G1 group respectively. This group also shoed the same absorption of rats which did not suffer any kind of surgery nor treatment (C1). The 5% POLI also presented an increased iron apparent absorption (73%) in GXT rats. The animals of Sham group sustained the hematocrit and hemoglobin during the experimental period. The GXT animals of all of the different diets showed a reduced hematocrit in 14% from the surgery to the 4th week. From the 4th to the 8th week all of the GXT animals showed a slight trend of recuperation, but the animals of 5% POLI group (G3) presented a full replenishment. The mean corpuscular volume (MCV) and the mean hemoglobin volume (MHV) were reducer in the GXT vs Sham animals during the 8 weeks of experimental period, this is a characteristic of anemia by an iron deficiency (microcitic and hypocromic). The concentration of iron in the serum was lower in the GXT animals. The supplementation of these two prebiotics (C4) increased (15%) the iron in the serum, also the GXT animals the G3 (51%) and G4 (94%) higher than the G1 group. The partial gastric resection did not showed sensible alteration in the calcium metabolism, suggesting that this protocol may not be the best model to the calcium depletion, however, it induced to a poor iron absorption proving the efficiency of our experimental model to the studies related to the iron metabolism and there are strong evidences that the association of GOS and POLI could have a synergistic effect increasing the effects of the prebiotics / Mestrado / Nutrição Experimental e Aplicada à Tecnologia de Alimentos / Mestre em Alimentos e Nutrição

Orientador: Mario Roberto Marostica Junior / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-14T12:39:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Netto_ClaudiaCardoso_D.pdf: 2053109 bytes, checksum: cc5fdf0563fa6ad34d6e60af9b0a023c (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Prebióticos são oligossacarídeos não digeríveis (ONDs) seletivamente fermentados pelas bactérias intestinais e agem como agentes bifidogênicos melhorando a saúde e o bem estar do hospedeiro. Os átomos de carbono das moléculas de hexosil fermentados são transformados em ácidos graxos de cadeias curtas (AGCC) e, uma vez absorvidos na mucosa intestinal, estes são metabolizados pelos enterócitos, células hepáticas e musculares. O interesse primário em relação aos AGCC tem sido relacionado à sua função colônica, especialmente o butirato. Porém, esses AGCC também estão relacionados a outros benefícios em relação a saúde do hospedeiro, como por exemplo, podem aumentar a absorção intestinal de minerais e conseqüentemente reduzir a perda de massa óssea. Como a perda de massa óssea é um processo fisiológico associado ao envelhecimento animal, o objetivo deste trabalho foi avaliar se ratas idosas com 10 (dez) meses de idade suplementadas com diferentes tipos de prebióticos (fructooligossacarídeos, inulina e galactooligossacarídeos) apresentavam redução dessa perda de massa óssea. Foram realizadas as seguintes análises: densitometria óssea (DXA) do fêmur e mandíbula; morfometria e propriedades biomecânicas do fêmur; parâmetros estáticos da histomorfometria e microscopia eletrônica de varredura da epífise proximal da tíbia; dosagem sérica de hormônio da paratireóide (PTH), osteocalcina (OC), osteoprotegerina (OPG), fator receptor ativador nuclear ?appa B ligante(RANk-L), fragmentos de colágeno tipo I (CTX-I), atividade da fosfatase alcalina (FA) total e cálcio total. Os resultados foram analisados em ANOVA (p<0,05) através do software GraphPad versão 6.0 e as diferenças estatísticas determinadas através do teste de Tukey ou t de Student. Todos os protocolos experimentais foram aprovados pelo Comitê de Ética para Experimentação Animal da Universidade Estadual de Campinas. Os experimentos foram iniciados com ratas Wistar de dez meses de idade, visto que estas apresentaram alterações significativas no metabolismo ósseo associadas à idade quanto comparadas às ratas jovens, como por exemplo, aumento no nível sérico de PTH. O consumo de prebióticos promoveu a redução da perda de massa óssea fisiológica associada ao envelhecimento, porém, outros estudos precisam ser realizados com a finalidade de descrever os mecanismos de ação / Abstract: Prebiotics are non-digestible oligosaccharides (NDO) selectively fermented by intestinal bacteria that are bifidogenic agents with health benefit on the host associated. The carbon atoms of the fermented hexosyl moiety are recovered in the short-chain fatty acids (SCFA) and once absorbed, they are metabolized by cells of cecocolonic epithelium, liver cells and muscle cells. The primary interest in SCFA has been related with colonic function as a result of their uptake and metabolism by colonocytes, specifically butyrate. Although, SCFA are also described with other benefits properties as improving intestinal mineral absorption and consequently reducing bone loss. As bone loss during later life is a physiologic mechanism, the objective of this study was to evaluate if different kinds of prebiotics attenuate age related bone loss in female rats. Old female rats (10 month-old) were treated with different kinds of prebiotics (Fructooligosaccharides, Inulin and Galactooligosaccharides). Femur and mandible bone mass was measured using dual-energy X-ray absorptiometry. Femur quality was examined using morphometry and diaphysis biomechanic properties (proportional limit, rupture limit, resilience, rigidy and tenacity) using three-point bending. Histomorphometry static parameters and scanning electron microscopy images were taken on tibiae methaphysis cancellous bone. The biochemical assays were serum parathyroid hormone (PTH), osteocalcin (OC), osteoprotegerin (OPG), receptor activator for nuclear factor ?appa B ligand (RANk-L), C-terminal peptides of type I collagen (CTXI), alkaline phosphate activity (ALP) and total calcium. All data were analyzed by twoway ANOVA (p<0,05) using GraphPad software version 6.0 and the significant differences were determined with Tukey¿s test or Student t-test. All the protocol experimental designs were approved by Animal Experimental Ethics Committee of the University of Campinas. Our experimental were taken with aged female Wistar rats that showed a satisfactory model to evaluate age related changes on bone metabolism as well as to study osteoporosis and their mechanisms. The consumption of prebiotics preserved bone mass and reduced bone turnover. Despite our prebiotics results had been positive, more studies are required to establish mechanisms of action / Doutorado / Nutrição Experimental e Aplicada à Tecnologia de Alimentos / Doutor em Alimentos e Nutrição

Orientadores: Francisco Maugeri Filho, Susana Juliano Kalil / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-17T02:58:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Manera_AnaPaula_D.pdf: 2066521 bytes, checksum: 108d932fdf16225bc7cd32688323bd02 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Galacto-oligossacarídeos (GOS) são carboidratos não digeríveis por humanos, produzidos a partir da lactose por ação da enzima ?-galactosidase. São considerados ingredientes prebióticos e possuem propriedades favoráveis à saúde dos consumidores. Este trabalho teve como objetivo o estudo da produção de GOS a partir de células permeabilizadas de Kluyveromyces marxianus CCT 7082. A primeira etapa foi a otimização das condições de cultivo da levedura para a produção da enzima ?-galactosidase empregando como substratos os subprodutos agroindustriais, soro de queijo e água de maceração de milho, obtendo 1400 U/gcel em 24 h de fermentação. Em seguida estudou-se a permeabilização das células da levedura. Foram testados sete agentes permeabilizantes: etanol, isopropanol, butanol, acetona, brometo de cetiltrimetilamônio, Tween 80 e Triton X-100, tendo sido selecionado o isopropanol, para a etapa de otimização do processo de permeabilização, onde se avaliou o efeito da relação biomassa/isopropanol e da temperatura. Na caracterização da enzima, a ß-galactosidase das células permeabilizadas apresentou pH ótimo de 6,6 e temperatura ótima de 50°C, sendo esta mais estável no pH 7,0 e na temperatura de 30ºC. A energia de desnaturação foi 81,6 Kcal/mol. A cinética enzimática da enzima seguiu o modelo de Michaelis-Menten. O estudo da síntese de GOS, através de delineamentos experimentais, empregando as células permeabilizadas, resultou em 83 g/L de GOS. O emprego de fluidos pressurizados como meio reacional de reações enzimáticas podem favorecer a solubilidade dos compostos, as transferências de massa das reações, e aumentar a atividade e estabilidade de enzimas, assim sendo, estudou-se o comportamento da atividade enzimática da enzima das células permeabilizadas tratadas nessas condições. Foi realizado um delineamento composto central para cada fluido (n-butano, propano, CO2), sendo observado um aumento na atividade residual, em todos os ensaios dos delineamentos, de 110 a 211% dependendo do fluido. O tratamento com n-butano resultou na maior estabilidade da enzima: após 3 semanas de armazenamento a 10°C a enzima tratada manteve 96% de sua atividade. Estas células tratadas a alta pressão foram aplicadas na síntese de GOS em reator batelada a pressão atmosférica. Obteve-se aproximadamente 75 g/L de GOS para os três fluidos pressurizados e para as células permeabilizadas sem tratamento. Porém, a quantidade necessária de enzima (em gramas de células) para se obter a mesma atividade enzimática, foi bem menor para as enzimas tratadas a alta pressão, tendo em vista o aumento da atividade enzimática após o tratamento. Na etapa seguinte, estudou-se a síntese de GOS em reator batelada empregando como meio reacional fluidos pressurizados (n-butano, propano, CO2). Realizou-se um delineamento composto central para cada fluido, obtendo-se entre 65 e 83,4 g/L de GOS, dependendo do meio reacional. De acordo com os resultados deste trabalho, usando células de K. marxianus CCT 7082, pôde-se definir a metodologia empregando as células permeabilizadas, tratadas a alta pressão com n-butano e síntese em reator batelada a pressão atmosférica como a mais promissora para a produção de GOS / Abstract: Galactooligosaccharides (GOS) are humans non-digestible carbohydrates, produced from lactose by the action of the enzyme ?-galactosidase. They are considered prebiotic ingredients and have beneficial properties to the health of consumers. This work aimed the study of galacto-oligosaccharide production from permeabilized cells of Kluyveromyces marxianus CCT 7082. The first step was to optimize the yeast culture conditions in order to produce the ?-galactosidase enzyme, employing as substrates by-products from agriculture industries, such as cheese whey and corn steep liquor, it were obtained 1400 U/g in 24 h of fermentation. The next step was to study the yeast cell permeabilization. Seven permeabilizant agents were tested: ethanol, isopropanol, butanol, acetone, cetyl-trimethylammonium bromide, Tween 80 and Triton X-100. Isopropanol was selected for the optimization step of the permeabilization process, where the effect of the biomass/isopropanol ratio and the temperature on cell permeabilization were evaluated. Afterward, the ?-galactosidase from permeabilized cells was characterized presenting the optimum pH of 6.6 and the optimum temperature 50°C. The enzyme was more stable at pH 7.0 and 30°C temperature. The denaturation energy was 81.6 Kcal/mol. The enzyme kinetics followed Michaelis-Menten model. The GOS synthesis, studied through experimental designs, employing the permeabilized cells, resulted in 83 g/L of GOS. The use of pressurized fluids as a reactional medium for enzymatic reactions can help the components solubility and the mass transferences of the reactions and to increase the enzymes activity and stability. Therefore, the behavior of the enzymatic activity of the permebialized cell enzymes, treated with pressurized fluids, was studied. A central composite design was performed for each pressurized fluid, and it was observed an increase on residual activity for all pressurized fluids, in all designs essays, from 110 a 211%, depending on the fluid. The enzyme treated with n-butane resulted in the highest enzyme stability. After 3 weeks of storage at 10°C the enzyme kept 96% of activity. These cells treated at pressure were employed at GOS synthesis in batch reactor at atmospheric pressure. Around 75 g/L of GOS were obtained for all three pressurized fluids, as well as for the enzyme without treatment. However, the amount of the enzyme needed (in g of cells) to obtain the same enzymatic activity was lower in the case of the enzymes treated at high pressure, due to the increase of enzymatic activity after the treatment. In the next step of the work, the GOS synthesis was studied in batch mode, using as a reactional medium pressurized fluids (n-butane, propane, CO2). A central composite design for each pressurized fluid was carried out, obtaining between 65 g/L and 83 g/L of GOS, depending on reactional medium. According to the results of this work, using cells of K. marxianus CCT 7082, it can be defined that the methodology of permeabilized cells, treated at high pressure with n-butane and synthesis in atmospheric pressure reactor, is the most promising one for GOS production / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Mário Roberto Maróstica Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-17T20:43:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_GlauciaCarielo_M.pdf: 794328 bytes, checksum: 905ed92bfa1f9e04a2c521c1c5e898b7 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Muitos estudos tem demonstrado que o consumo acumulado de galactooligossacarídeo (GOS) e frutooligossacarídeo (FOS) pode trazer benefícios significativos para a saúde, relacionados com a sua resistência à digestão, sendo utilizados como substrato pelas bactérias intestinais, em especial as bifidobactérias. O objetivo do presente trabalho foi avaliar os efeitos de alteração de pH e microbiota (contagem de Bifidobacterium e Lactobacillus) no intestino grosso de ratas Wistar após o consumo dos oligossacarídeos não digeríveis (ONDs) FOS e GOS. Foram confeccionadas quatro dietas baseadas na AIN93G para roedores utilizando os ONDs em substituição parcial à sacarose para os grupos experimentais. Desta forma, o experimento contou com quatro grupos experimentais, sendo: grupo Controle, grupo FOS, grupo GOS e grupo FOS + GOS. O ensaio biológico contou com 32 animais divididos em grupos de 8 animais cada, mantidos em gaiolas separadas, sob ciclo claro/escuro de 12 horas, com temperatura e umidade controladas, durante o período de 90 dias. O consumo de dieta e o ganho de peso foram monitorados. Ao final do experimento, os animais foram sacrificados por decapitação, seu ceco retirado para coleta de material para análises posteriores de pH e microbiota intestinal. A análise de pH foi realizada por meio de peagômetro digital (TEC 5MP, Tecnal) e a análise de microbiota, a partir de diluições do conteúdo fecal e inoculação em meios de cultura específicos. Todas as placas foram incubadas em câmaras de anaerobiose contendo sistema gerador de anaerobiose Anaerogen (Oxoid Ltd., Basingstoke, Hampshire, England) durante 24 - 48 horas a 37°C. Os resultados foram e xpressos na forma do logaritmo decimal das unidades formadoras de colônia/g material (Log10 UFC). Para a análise estatística, foi utilizado o software GraphPad Prism 5.0. A análise de variância (ANOVA) foi realizada e os dados paramétricos foram analisados por meio do teste de Tukey, a 5% de significância e os não paramétricos por teste de Dunnett. Os resultados obtidos demonstraram um abaixamento do pH intestinal nos grupos que consumiram FOS e FOS + GOS e aumento da contagem de Bifidobacterium no conteúdo cecal dos grupos FOS, GOS e FOS + GOS e aumento de Lactobacillus dos grupos FOS e FOS + GOS / Abstract: Many studies have shown that consumption of galactooligosaccharide (GOS) and fructooligosaccharides (FOS) can bring significant benefits to health. NDC are used as substrate by intestinal bacteria, especially bifidobacteria, as these compounds are resistance to digestion. The aim of this study was to evaluate the effects in pH and microbiota (specifically for Lactobacillus and Bifidobacterium growth) in the large intestine of Wistar rats after consumption of non-digestible oligosaccharides (NDOs) FOS and GOS. Four different diets were produced, based on the AIN93G formula for rodents, using NDOs in partial replacement of sucrose by prebiotics FOS and GOS for the experimental groups. Thus, the experiment had four experimental groups, as described: Control group, FOS group, GOS group and FOS + GOS group. For the 'in vivo¿ experiment, the 32 animals were divided into groups of 8 animals each. The rats were kept in separate cages under light / dark cycles of 12 hours, with controlled temperature and humidity during 90 days. The diet consumption and weight gain were monitored. At the end of the experiment, the animals were killed by decapitation, their cecum removed to collect material for further analysis of pH and intestinal microbiota. The pH analysis was performed using digital pH meter (TEC 5MP Tecnal) and analysis of microbiota from dilutions of fecal contents and inoculation on specific culture media. All plates were incubated in anaerobic chambers containing anaerobic generation system Anaerogen (Oxoid Ltd., Basingstoke, Hampshire, England) for 24-48 hours at 37 °C. The results were expressed as the logarithm of colony forming units / g material (Log10 CFU). For statistical analysis, GraphPad Prism 5.0 was used. The analysis of variance (ANOVA) was performed and parametric data were analyzed using the Tukey test at 5% significance and the nonparametric by Dunnett's test. The results showed a lowering of intestinal pH in the groups consuming FOS and FOS + GOS and increased count of Bifidobacterium in the cecal contents of the groups FOS, GOS and FOS + GOS and increase of Lactobacillus in the groups FOS and FOS + GOS / Mestrado / Nutrição Experimental e Aplicada à Tecnologia de Alimentos / Mestre em Alimentos e Nutrição

Orientador: Gláucia Maria Pastore / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-19T09:32:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fai_AnaElizabethCavalcante_D.pdf: 2054300 bytes, checksum: 82245332b8fef2de5e0f8a67509b102a (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Galactooligossacarídeos (GOS) são prebióticos sintetizados via transgalactosilação enzimática da lactose e existem vários modos de se obter os produtos sintetizados nesta reação. Com o objetivo de se produzir GOS e hidrolisar lactose, ß-galactosidase de Aspergillus oryzae (Sigma®) foi covalentemente imobilizada em celite e em quitosana em pó ativada com glutaraldeído, sendo as propriedades destas avaliadas e comparadas em relação à enzima livre. Uma coluna de leito empacotado foi utilizada para a produção de GOS e hidrólise da lactose nos sistemas imobilizados. Os oligossacarídeos foram obtidos com um máximo de produtividade de 14,42 e 3,50 g/L.h, partindo de uma solução de lactose 40% (p/v), na coluna de leito empacotado com quitosana e celite, respectivamente. A hidrólise da lactose foi de 50,00 e 84,74% após 24 horas utilizando quitosana e celite como suportes enzimáticos, respectivamente. A fim de verificar a habilidade de síntese de GOS por Pichia kluyveri e Pseudozyma tsukubaensis, isoladas de pêssego (Prunus persica) e nectarina (Prunus persica var. nucipersica), respectivamente, utilizou-se células íntegras e viáveis para fermentar um meio de lactose a 40% (p/v). Rendimento máximo de 14,01 e 15,71% (p/p) de GOS foi obtido desta fermentação em 24 horas por P. kluyveri e P. tsukubaensis, respectivamente. Uma estratégia sequecial de dois planejamentos experimentais foi utilizada para otimização de rendimento de GOS e, sob as condições validadas, a atividade de transgalactosilação de P. tsukubaensis resultou em 28,35% (p/p) de rendimento de GOS em 24 horas, com uma produção de 73,71 g/L e aproximadamente 50% de hidrólise de lactose, a partir de uma concentração inicial de lactose de 26% (p/v). Foi proposto, ainda, um processo associado de biossurfactante/biomassa para síntese de GOS a partir da lactose. O biossurfactante sintetizado por P. tsukubaensis em manipueira foi otimizado utilizando planejamento experimental e análise de superfície de resposta, considerando como resposta a tensão superficial e a concentração de biomassa. A mínima tensão superficial e a máxima concentração de biomassa observada foram de 26,87 mN/m e 10,50 g/L, respectivamente. A atividade de trasgalactosilação da biomassa de P. tsukubaensis, nas condições otimizadas do processo, resultou em uma produção de 73,12 g/L e em rendimento de 18,28% (p/p) em 24 horas, a partir de 40% (p/v) de lactose / Abstract: Galactooligosaccharides (GOS) are prebiotics synthesized by enzymatic lactose transgalactosylation and there are many modes in which GOS producing reactions can be performed. In order to produce GOS and to hidrolise lactose Aspergillus oryzae ß-galactosidase (Sigma®) was covalently immobilized on celite and on glutaraldehyde-treated chitosan powder and its properties were evaluated and compared with those of free enzyme. A packed bed column with lactose recycle was employed for production of GOS and lactose hydrolysis by immobilized systems. Oligosaccharides were obtained with a maximum productivity of 14.42 and 3.50 g/L.h, from 40% (w/v) lactose solution, in packed bed column with enzyme on chitosan and celite, respectively. Lactose was 50.00 and 84.74% hydrolyzed after 24 hours using chitosan and celite as enzyme support, respectively. In order to verify the ability to synthesize GOS from Pichia kluyveri, isolated from peach (Prunus persica), and Pseudozyma tsukubaensis, isolated from nectarine (Prunus persica var. Nucipersica), living whole cells were used to ferment 40% (w/v) lactose solution. A maximum yield of 14.01 and 15.71% (w/w) GOS was obtained from the fermentation in 24 hours by P. kluyveri and P. tsukubaensis, respectively. A sequential strategy of two experimental designs was used to optimize GOS yield and under the validated conditions the transgalactosylation activity of P. tsukubaensis resulted in 28.35% (w/w) of GOS yield at 24h, with a production of 73.71 g/L and approximately 50% of lactose hydrolysis, from 26% (w/v) initial lactose concentration. An associated process for biosurfactant/biomass for GOS synthesis from lactose was subsequently proposed. Biosurfactant synthesis by P. tsukubaensis on cassava wastewater was optimized using experimental design on the response of surface tension and biomass concentration. The minimum surface tension and maximum biomass concentration predicted and experimentally confirmed were 26.87 mN/m and 10.50 g/L, respectively. The transgalactosylation activity of P. tsukubaensis biomass at optimized conditions from 40% (w/v) lactose resulted in a GOS production of 73.12 g/L and a yield of 18.28% (w/w) in 24 hours / Doutorado / Ciência de Alimentos / Doutor em Ciência de Alimentos

Orientador: Mário Roberto Maróstica Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-19T21:17:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_VivianCristineCorreia_M.pdf: 754182 bytes, checksum: 49215dd5d03276c30e0579dcfc1f4984 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Prebióticos são componentes alimentares não-digeríveis que conferem benefícios à saúde do hospedeiro por meio da modulação de sua microbiota gastrintestinal, tais como a oligofrutose e os galacto-oligossacarídeos (GOS). Diversos estudos têm sugerido que estes dois prebióticos podem estar associados à melhora da saúde óssea. Nas mulheres, a perda óssea associada ao envelhecimento tem início na terceira década de vida, e é bastante acentuada pela deficiência de estrógenos na menopausa, tendo-se um maior risco de desenvolvimento de osteoporose, doença esquelética sistêmica caracterizada por baixa massa e deterioração da microarquitetura do osso, com aumento do risco de fraturas. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do consumo de oligofrutose, GOS e de sua combinação no metabolismo ósseo de ratas Wistar de meia-idade, nas quais ter-se-ia perda óssea associada ao envelhecimento e o estrógeno seria deficiente. Foi desenvolvido ensaio biológico com 32 ratas, divididas em 4 grupos: G1= dieta AIN-93M padrão (controle), G2=dieta AIN-93M com 5% de oligofrutose, G3=dieta AIN-93M com 5% de GOS, e G4=dieta AIN-93M com 5% de uma mistura deste prebióticos (1:1). A suplementação foi realizada por 16 semanas. Foram determinadas as concentrações séricas de paratormônio (PTH), ligante do receptor ativador do fator nuclear Kappa ß (RANK-L), osteoprotegerina (OPG) e interleucina 6 (IL-6) por meio de reações do tipo antígeno-anticorpo; a área óssea, conteúdo mineral ósseo e densidade mineral óssea da coluna lombar por meio de absorciometria por dupla emissão de raio-X (DXA), além de propriedades biomecânicas do fêmur dos animais em ensaio de flexão em três pontos. Na análise estatística dos resultados, utilizou-se o teste de Tukey para os dados paramétricos, e teste de Kruskal-Wallis para os dados não paramétricos, considerando p<0,05 como probabilidade mínima aceitável para diferença entre as médias. Não foram constatadas diferenças significantes entre os 4 grupos para todas as variáveis relacionadas ao metabolismo ósseo analisadas. Pode-se concluir que o consumo destes prebióticos nas concentrações do presente estudo por 16 semanas não contribuiu para melhorar a saúde óssea nesse grupo populacional / Abstract: Prebiotics are non-digestible food components that provide health benefits to the host through the modulation of the gastrointestinal microbiota, such as oligofructose and galactooligosaccharides (GOS). Several studies have demonstrated that consumption of these prebiotics might be associated with improved bone health. In women, age-related bone loss begins at the third decade of life, and it is markedly accentuated with estrogen deficiency at menopause, predisposing women at this stage to a higher risk of developing osteoporosis. This last is defined as a systemic skeletal disease characterized by low bone mass and microarchitectural deterioration of bone tissue, with a consequent increase in bone susceptibility to fracture. Thus, the aim of this study was to evaluate the effect of oligofructose, GOS and their combination on bone metabolism in aging female rats, in which age-related bone loss occurs and estrogen is deficient. Thirty-two female Wistar rats were divided in 4 groups: G1= AIN-93M standard diet (control), G2=AIN-93-M diet with 5% of oligofructose, G3=AIN-93-M diet with 5% of GOS, G4=AIN-93-M diet with 5% of a mixture of oligofructose and GOS (1:1). The dietary intervention was carried out for 16 weeks. Serum concentrations of parathyroid hormone (PTH), receptor activator of NF-kB ligand (RANK-L), osteoprotegerin (OPG) and interleukin-6 (IL-6) were determined through antigen-antibody reactions. Lumbar vertebrae bone area, bone mineral content and bone mineral density were measured using dual X-ray absorptiometry, and femur specimens were submitted to a three-point bending test in order to obtain it¿s biomechanical properties. Statistics was performed using Tukey test for parametric data and Kruskal-Wallis test for non-parametric data. Results were considered statistically different at p < 0.05. There were no significant differences between the groups for all variables related to bone metabolism. In conclusion, consumption of these prebiotic ingredients for 16 weeks in the concentrations of the present study did not improve bone health in aging female rats / Mestrado / Nutrição Experimental e Aplicada à Tecnologia de Alimentos / Mestre em Alimentos e Nutrição

Orientadores: Francisco Maugeri Filho, Andrea Limoeiro Carvalho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-22T11:19:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Michelon_Mariano_M.pdf: 21190388 bytes, checksum: 346134051a71b6148d3357e82826c8b8 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Galacto-oligossacarídeos (GOS) são oligossacarídeos não digeríveis que apresentam propriedades prebióticas, pois auxiliam na proliferação de bifidobactérias no cólon. Os GOS podem ser obtidos pela reação de transgalactosilação da galactose catalisada pela enzima ?-galactosidase a partir de substratos ricos em lactose. Neste processo, as misturas de açúcares obtidas após a síntese contêm além dos GOS, mono- e dissacarídeos residuais. Portanto, uma alternativa interessante para aumentar a participação dos GOS no mercado de alimentos funcionais e também incrementar seu valor comercial é sua separação dos demais açúcares. Para tal finalidade, os processos de separação por membranas de nanofiltração podem ser empregados. Estes apresentam vantagens em relação aos processos cromatográficos como a economia de energia e a simplicidade de operação e de ampliação de escala. Deste modo, o objetivo deste trabalho foi desenvolver uma metodologia para purificação de GOS utilizando membranas de nanofiltração. A partir de uma solução modelo contendo GOS, lactose, glicose e galactose, as membranas de nanofiltração NP010 e NP030 constituídas de polietersulfonas com massa molecular de corte de 1000 e 400 Da, respectivamente, e as membranas Desal 5-DK, Desal 5-DL e Desal 5-HL ambas constituídas de poliamidas aromáticas com massa molecular de corte de 150-300 Da foram utilizadas em um sistema de escala laboratorial que simula um processo de filtração tangencial na pressão de 3 MPa a 30°C. A membrana NP030 foi selecionada, pois apresentou nestas condições o maior fator de purificação (FP) de 1,68±0,06, diferindo-se estatisticamente das demais membranas testadas. Após a etapa de seleção, foi conduzido um delineamento composto 22, com faces centradas e tréplicas nos pontos centrais, totalizando 11 ensaios, variando a pressão de operação do sistema (2 a 4 MPa) e a temperatura do processo (15 a 55°C). A pressão de 3 MPa e a temperatura de 35°C resultaram nos maiores valores de FP (>1,77). Em seguida, um processo de diafiltração descontínua foi realizado com a finalidade de aumentar a pureza da solução retida e verificou-se que após a 1º etapa de diafiltração o valor de FP (~1,87) manteve-se constante até o 4º ciclo de diafiltração. As análises das micrografias obtidas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostram que a membrana NP030 apresenta deposições de solutos e adesão de micro-organismos na superfície filtrante após sua utilização e lavagem com água, indicando a necessidade de um controle das incrustações e do biofouling para sua reutilização. As micrografias obtidas através de MEV do suporte da membrana indicaram uma possível compactação física. Como etapa subsequente, foi realizada uma validação industrial do processo, utilizando uma unidade piloto de filtração de fluxo tangencial com um módulo espiral da membrana NP030. Foi possível observar que a solução final retida apresentou após 3900 s um valor de FP de 2,55 e uma recuperação de GOS de 97,82%. Foi possível identificar os mecanismos de incrustações dos poros através dos valores dos coeficientes cinéticos de adsorção e pode-se concluir que as incrustações da galactose e da glicose correspondem a um modelo padrão de bloqueio dos poros, enquanto que para os GOS e a lactose a um modelo de bloqueio parcial. Foi estimado o tamanho médio dos poros de permeção da membrana NP030, sendo possível afimar que a probabilidade dos poros de permeação da membrana estarem contidos no intervalo entre 1,94-3,47 nm é de 68,2%. Com estes resultados, pode-se afirmar que as membranas de nanofiltração podem ser utilizadas como uma etapa inicial na purificação dos GOS obtidos através de síntese enzimática. Para obtenção de uma solução com pureza comercial, outras técnicas de purificação deveram ser aplicadas após a nanofiltração / Abstract: Galactooligosaccharides (GOS) are oligosaccharides that present non-digestible prebiotic properties because they assist in the proliferation of bifidobacteria in the human colon. GOS may be obtained by the transgalactosylation reaction of galactose catalyzed by the ?- galactosidase enzyme from substrates rich in lactose. In this process the mixtures of sugars obtained after synthesis contain not only GOS, but also mono-and disaccharide residues. Thus, an interesting alternative to increase the participation of GOS in the functional foods market and also enhance its commercial value is its separation from other sugars. For this purpose, separation processes utilizing nanofiltration membranes may be employed. These processes have advantages over chromatographic processes including energy saving and simplicity of operation and scale increase. The objective of this study was therefore to develop a methodology for purification of GOS using nanofiltration membranes. From a solution containing GOS, lactose, glucose and galactose, the nanofiltration membranes NP010 and NP030, composed of polyethersulfones with molecular weight cut-offs of 1000 Da and 400, respectively, as well as the membranes Desal 5-DK, Desal 5-DL and Desal 5-HL made of aromatic polyamides with molecular mass cut-offs of 150-300 Da were used in a system that simulates a laboratory scale cross-flow filtration process at a pressure of 3 MPa at 30°C. The NP030 membrane was selected because at these conditions it presented the highest purification factor (PF) of 1.68±0.06, statistically different from the other membranes tested. After the selection step, a compound 22 design was conducted with centered faces and triplicate of the central points, totaling 11 assays, varying the operating pressure of the system (2 to 4 MPa) and the process temperature (15 to 55°C). The pressure of 3 MPa and temperature of 35°C resulted in the highest PF values (>1.77). Then a discontinuous diafiltration process was carried out in order to increase the purity of the retained solution, where it was found that after the 1st diafiltration step the PF (~1.87) remained constant until the 4th diafiltration step. Analyses of the micrographs obtained by scanning electron microscopy (SEM) showed that membrane NP030 presents deposits of solutes and adhesion of microorganisms on the filter surface after use and washing with water, indicating the need for control of fouling and biofouling for reuse. The SEM micrographs of the membrane support indicated a possible physical compaction. In a subsequent step, an industrial validation of the process was performed using a pilot tangential flow filtration unit with a model NP030 spiral membrane. It was observed that the final solution retained after 3900 s presented a PF value of 2.55 and a recovery of 97.82% GOS. It was possible to identify the fouling mechanisms of the pores using values of the kinetic adsorption coefficients and it could be concluded that galactose and glucose fouling corresponded to a standard blocking model of the pores, while for lactose and GOS a partial blocking model. The average pore size of the NP030 membrane was estimated, thus it was possible to affirm the probability of the membrane permeation pores in the interval between 1.94-3.47 nm, which was 68.2%. Based on these results, nanofiltration membranes may be used as an initial step in purification of GOS obtained by enzymatic synthesis. To obtain a solution with commercial purity, other purification techniques should be applied after nanofiltration / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Gláucia Maria Pastore / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-21T02:44:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lemos_AdrianeCristinaGarcia_D.pdf: 1535863 bytes, checksum: be0f41cf63bbd79b46b680df59cba450 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Galacto-oligosacarídeos (GOS) são prebióticos obtidos via transgalactosilação enzimática da lactose. Dentre os vários benefícios associados ao consumo de GOS destaca-se a capacidade de estimular o crescimento e atividade de bactérias benéficas no cólon. O objetivo deste estudo foi avaliar as propriedades prebióticas dos GOS sintetizados, a partir da lactose, por ß-galactosidase de Scopulariopsis sp. A digestibilidade e a fermentabilidade foram avaliadas in vitro, enquanto os efeitos prebióticos foram avaliados in vivo em um conjunto de experimentos com ratos Wistar. Os resultados observados in vitro demonstraram que os GOS produzidos neste estudo são indigeríveis, altamente fermentáveis e convertidos em ácidos graxos de cadeia curta (acetato, propionato e butirato). Estudos in vivo demonstraram que o consumo de diferentes doses de GOS por 42 dias não produziu efeitos tóxicos nos animais, evidenciado a partir de avaliações clínicas, exames hematológicos, bioquímicos, necroscópicos e histológicos. Os ratos suplementados com GOS apresentaram maior (p<0.05) população cecal de bifidobactérias (log10 10,05 ± 0,27 UFC/g) e lactobacilos (log10 8,92 ± 0,16 UFC/g). Para os ratos não suplementados com GOS estas proporções foram de log10 8,22 ± 0,33 e 7,2 ± 0,15 UFC/g, para bifidobacterias e lactobacilos,respectivamente. Por outro lado, a população de Escherichia coli foi significativamente reduzida (p<0.05), sendo 24,75% menor, quando comparada ao grupo controle sem GOS. Além disso, a fermentação dos GOS pelas bactérias intestinais resultou em um aumento na produção de ácidos graxos de cadeia curta de 2,73 vezes, em relação aos animais sem acréscimo de GOS na dieta.Observou-se, ainda, que o grupo suplementado com GOS apresentou maiores valores de espessura total da mucosa, altura dos vilos e profundidade das criptas,evidenciado pela maior relação altura de vilosidades:profundidade de cripta em relação ao grupo controle / Abstract: Galacto-oligosaccharides (GOS) are prebiotics obtained via transgalactosylation enzymatic of lactose. Among the many benefits associated with consumption of GOS stands the ability to stimulate growth and activity of beneficial bacteria in the colon. The objective of this study was to evaluate the properties of prebiotic GOS synthesized from lactose by ß-galactosidase from Scopulariopsis sp. The digestibility and fermentability were evaluated in vitro, while the prebiotic effects were evaluated in vivo in a series of experiments with Wistar rats. The results observed in vitro showed that the GOS produced by this study are indigestible highly fermentable and converted into short-chain fatty acids (acetate,propionate and butyrate). In vivo studies have showed that consumption of different doses of GOS for 42 days produced no toxic effects in animals, as evidenced from clinical, hematological, biochemical, and histological necropsy. The rats supplemented with GOS had higher (p<0.05) cecal populations of bifidobacteria (log10 10.05 ± 0.27 UFC/g) and lactobacillus (log10 8.92 ± 0.16 UFC/g). For rats not supplemented with GOS these proportions were log10 8.22 ± 0.33 and 7.2 ± 0.15 UFC/g, for bifidobacteria and lactobacillus, respectively.Furthermore, the population of Escherichia coli was significantly reduced (p<0.05) and 24.75% less when compared to controls without GOS. Furthermore, the GOS fermentation by intestinal bacteria resulted in an increase in the production of short chain fatty acids from 2.73 times in compared with those without the addition of GOS diet.It was observed also the supplemented group with GOS showed higher values of total mucosal thickness, villous height and crypt depth, evidenced by the higher ratio of villus height: crypt depth in the control group / Doutorado / Ciência de Alimentos / Doutora em Ciência de Alimentos