COSTA, Roberta Cristiane Cavalcante. Pigmentos azul (ficocianina) e vermelho (r-ficoeritrina) da macroalga marinha vermelha Hypnea musciformis (Wulfen) Lamouroux (Gigartinales, Rhodophyta): purificação e caracterização parcial. 2016. 99 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Anderson Silva Pereira (anderson.pereiraaa@gmail.com) on 2017-01-03T22:38:20Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_rcccosta.pdf: 1570999 bytes, checksum: b6c68090e99864263d6a454e9dea68ac (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-01-10T19:12:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_rcccosta.pdf: 1570999 bytes, checksum: b6c68090e99864263d6a454e9dea68ac (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-10T19:12:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_rcccosta.pdf: 1570999 bytes, checksum: b6c68090e99864263d6a454e9dea68ac (MD5) Previous issue date: 2016 / Recent researches have shown that substances produced by seaweeds have an amazing biotechnological potential with several industrial uses. However, the natural pigments stand out, but they have not been intensively explored yet, especially when obtained from macroalgae. Because of the need to use natural substances, this work intends to extract and purify the pigments of the Hypnea musciformis red sea macroalgae, as known as phycobiliproteins, and characterize the red pigment R-phycoerythrin (R-FE). The pigments were extracted from the fresh macroalgae in potassium phosphate buffer 25 mM (pH 6.5), followed by fractionation by ammonium sulfate 0-30% and 30-45% saturated for posterior application in chromatographic columns in DEAE-Sephacel and Sephacryl S-300 matrix. The spectrophotometric analysis of the obtained fractions showed pigments related to the said macroalgae species, R-phycocyanin (λ = 550 and 610 nm), and R-FE, with absorption peaks at 495, 540 and 564 nm and fluorescence emission at 575 nm. It was obtained pure R-FE with 15.75% recovery, 8.56 μg/g productivity (seaweed dry weight) and 4.17 purity index. By electrophoresis (PAGE-SDS) in reducing conditions, the R-FE showed three protein bands with 18, 20, and 37 kDa apparent molecular mass, relative to the α, β and γ subunits. The R-FE showed 95.35% of its secondary structure in α-helix, maintaining this structure stability until 60 °C. Starting from 70 °C, it was observed changes in the absorption specter, occurring reductions in absorption (28.26%) and fluorescence emission (49.01%). The R-FE absorption specter, when stored for 20 days, remained stable when in refrigerated conditions. However, when stored at 25 °C, the maximum absorption peaks at 495, 540 and 564 nm showed an 89.7, 89.7 and 92.8% decrease, respectively. Concerning its fluorescence emission, it was observed the loss of 38.8, 73.7 and 100% under the temperature of -20, 4 and 25 °C respectively within the first five days. It was possible to extract phycobiliproteins and purify specifically the R-FE fluorescent pigment with a high purity rate from Hypnea musciformis, showing thermostable α-helix structure predominance, highly stable spectroscopic properties and especially in proper storage conditions. / Pesquisas recentes têm mostrado que compostos produzidos por algas marinhas têm um incrível potencial biotecnológico com inúmeras aplicações industriais. Entretanto, os pigmentos naturais se destacam, porém os mesmos ainda não foram explorados de forma intensiva, principalmente quando obtidos a partir de macroalgas. Diante da necessidade do uso de compostos de origem natural, o presente trabalho teve por objetivo extrair e purificar os pigmentos da macroalga marinha vermelha Hypnea musciformis, também conhecidos como ficobiliproteínas, e caracterizar o pigmento vermelho R-Ficoeritrina (R-FE). Os pigmentos foram extraídos a partir da macroalga fresca em tampão fosfato de potássio 25 mM (pH 6,5), seguidos por fracionamento por sulfato de amônio a 0-30% e 30-45% de saturação para posterior aplicação em colunas cromatográficas em matriz de DEAE-Sephacel e Sephacryl S-300. As análises espectrofotométricas das frações obtidas mostraram pigmentos relativos à referida espécie de macroalga, R-Ficocianina (λ = 550 e 610 nm), e R-FE, com picos de absorção a 495, 540 e 564 nm e emissão de fluorescência a 575 nm. Obteve-se a R-FE com recuperação de 15,75%, rendimento de 8,56 µg/g (peso seco da alga) e índice de pureza de 4,17. Por eletroforese (PAGE-SDS) em condições redutoras, a R-FE apresentou três bandas proteicas com massas moleculares aparentes de 18, 20 e 37 kDa, referente as subunidades α, β e γ. A R-FE apresentou 95,35% da estrutura secundária em α-hélix, mantendo a estabilidade dessa estrutura até 60 ºC e, a partir de 70 °C, foi observado alterações no espectro de absorção, ocorrendo reduções na absorção de 28,26% e emissão de fluorescência de 49,01%. O espectro de absorção da R-FE, quando armazenada por 20 dias, se manteve estável sob condições refrigeradas (-20 º e 4 ºC), entretanto quando armazenada a 25 °C, os picos máximos de absorção a 495, 540 e 564 nm apresentaram um decréscimo de 89,7, 89,7 e 92,8% respectivamente. Quanto a sua emissão de fluorescência, foi observado a perda de 38,8, 73,7 e 100% sob as temperaturas de – 20, 4 e 25ºC, respectivamente, nos primeiros cinco dias. Foi possível extrair ficobiliproteínas e purificar especificamente o pigmento fluorescente R-FE com alto grau de pureza a partir da macroalga Hypnea musciformis, apresentando predominância de estrutura em α-hélix termoestável, propriedades espectroscópicas de elevada estabilidade e sobretudo em condições adequadas de armazenamento.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Alta demanda de energia e mudanÃas climÃticas globais tÃm gerado interesse dos governantes mundiais para investir em pesquisas de fontes alternativas e renovÃveis de combustÃveis. Nessa perspectiva, as macroalgas vÃm ganhando ampla atenÃÃo por parte de pesquisadores do mundo inteiro como fonte alternativa renovÃvel de biomassa para a produÃÃo de bioetanol, o qual à denominado atualmente de combustÃvel de âterceira geraÃÃoâ. A utilizaÃÃo das algas marinhas como matÃria-prima para produÃÃo de bioetanol apresenta vantagens, tais como (1) nÃo competiÃÃo com a produÃÃo de alimentos, (2) alto conteÃdo de carboidratos, (3) baixo conteÃdo de lignina e (4) alta produtividade. O potencial da alga marinha vermelha Hypnea musciformis em fornecer carboidratos fermentescÃveis para a produÃÃo de bioetanol foi avaliado no presente trabalho. A alga foi obtida de cultivo comercial, localizado na praia de Flecheiras, municÃpio de Trairi, Cearà e apÃs lavagem, secagem e trituraÃÃo, 5 g foram adicionados a 100 mL de HCl (0,2; 0,5 e 1,0 M) em erlenmeyers, autoclavados a 121 ÂC (10, 20 e 30 min). Foi observada a presenÃa de galactose (7,4 â 10,8 g.L-1) e glucose (3,4 â 4,7 g.L-1) em todos os hidrolisados e a condiÃÃo de hidrÃlise 0,5/20, apresentando uma concentraÃÃo de glicose + galactose de 14,8 g.L-1, foi selecionada para os ensaios de fermentaÃÃo dos monossacarÃdeos por Saccharomyces cerevisiae a 30ÂC. Os resultados mostraram que a glicose e a galactose, foram consumidas simultaneamente, no entanto esse consumo sà foi iniciado apÃs 7 h de fermentaÃÃo e apÃs 52 h, 82,5 % da glicose e 72% da galactose tinham sido consumidas, com uma produÃÃo mÃxima de 5,3 g.L-1 de bioetanol, representando uma eficiÃncia fermentativa de 50% do teÃrico e evidenciando a habilidade da S. cerevisiae em fermentar a galactose proveniente de matÃria-prima algÃcea com um rendimento de 0,1 g de bioetanol/g de alga seca. Observou-se, na condiÃÃo de hidrÃlise selecionada, uma maior velocidade especÃfica de consumo de substrato acompanhado da velocidade de produÃÃo de etanol. Os rendimentos de etanol baseados no consumo de substrato (glucose + galactose) e biomassa foram 0,315 e 0,08 (g/g), respectivamente. As produtividades de biomassa e etanol foram 0,008 g.L-1.h-1 e 0,100 g.L-1.h-1, respectivamente. Com os dados obtidos pode-se concluir que a alga marinha H. musciformis se mostrou uma potencial fonte renovÃvel de biomassa para a produÃÃo de etanol. No entanto, sÃo necessÃrios mais estudos para otimizar o processo produtivo de bioetanol a partir desses organismos. / High energy demand and global climate changes have generated interest in world leaders to invest in research on alternative and renewable fuels. In this perspective, the macroalgae are gaining wide attention from researchers around the world as an alternative source of renewable biomass for bioethanol production, which is currently called fuel "third generation". The use of seaweed as a feedstock for bioethanol production has advantages such as (1) no competition with food production, (2) high carbohydrates content, (3) low lignin content and (4) high productivity. The potential of the red seaweed Hypnea musciformis to provide fermentable carbohydrates for bioethanol production was evaluated in this study. The algae was obtained from a commercial cultivation, located on the Flecheiras beach, Trairi, Cearà and after washing, drying and grinding 5 g were added to 100 mL HCl (0.2, 0.5 and 1.0 M) in Erlenmeyer flasks, autoclaved at 121 ÂC (10, 20 and 30 min). It was observed the presence of galactose (7.4 to 10.8 g.L-1) and glucose (3.4 to 4.7 g.L-1) in all hydrolyzed and the hydrolysis condition 0.5/20, with a concentration of glucose + galactose 14.8 g.L-1, was selected for testing fermentation of monosaccharides by Saccharomyces cerevisiae at 30  C. The results showed that glucose and galactose were consumed simultaneously, however this consumption only started after 7 h of fermentation and after 52 h, 82.5% of glucose and 72% galactose had been consumed, with a maximum yield of 5.3 g.L-1 of ethanol, it represents a fermentation efficiency of 50% theory and showing the ability of S. cerevisiae ferment galactose from algal feedstock with a yield of 0.1 g ethanol/g dry seaweed. It was observed in the hydrolysis condition selected, a higher specific rate of the substrate consumption accompanied by the rate of ethanol production. The ethanol yields based on consumption of substrates (glucose + galactose) and biomass were 0.315 and 0.08 (g/g) respectively. The biomass and ethanol productivity were 0.008 g.L-1.h-1 and 0.100 g.L-1.h-1, respectively. With the date obtained it can be conclude that the red seaweed H. musciformis showed be a potential renewable source of biomass for the production of bioethanol. However, other studies are needed to optimize the production process of bioethanol from these organisms.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:03:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MoniqueGCFA_DISSERT_PARCIAL.pdf: 1765775 bytes, checksum: 3815c2c3560cb6ce59df27ea29b474ca (MD5) Previous issue date: 2011-07-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Marine algae are one of the major sources of biologic compounds. In extracellular matrix of these organisms there are sulfated polysaccharides that functions as structural components and provides protection against dehydration. The fraction 1.0 (F1.0) rich in sulfated galactans obtained from red seaweed Hypnea musciformis was physicochemical characterized and evaluated for pharmacologic activity through antioxidant activity, cytotoxic action on erythrocytes, anticoagulant, stimulatory action under antithrombotic heparan sulfate synthesis and their effects on cell proliferation and cycle cell progression. The main components of F1.0 were carbohydrates (49.70 ? 0.10%) and sulfate (44.59 ? 0.015%), presenting phenolic compounds (4.79 ? 0.016%) and low protein contamination (0.92 ? 0.001%). Fraction 1.0 showed polidisperse profile and signs in infrared analysis in 1262, 1074 and 930, 900 and 850 attributed to sulfate esters S=O bond, presence of a 3,6- anidrogalactose C-O bond, non-sulfated ?-D-galactose and a C-O-SO4 bond in galactose C4, respectively. The fraction rich in sulfated galactans exhibited strong antioxidant action under lipid peroxidation assay with IC50 of 0.003 mg/mL. Besides the inhibition of hemolysis induced by H2O2 in erythrocytes treated with F1.0, this fraction did not promote significant cytotoxity under erythrocytes membranes. F1.0 exhibited low anticoagulant activity causing moderate direct inhibition of enzimatic activity of thrombin. This fraction promoted stimulation around of 4.6 times on this synthesis of heparan sulfate (HS) by rabbit aortic endothelial cells (RAEC) in culture when was compared with non treated cells. The fraction of this algae displayed antiproliferative action under RAEC cells causing incresing on cell number on S fase, blocking the cycle cell progression. Thus F1.0 presented cytostatic and no cytotoxic action under this cell lineage. These results suggest that F1.0 from H. musciformis have antioxidant potential which is a great effect for a compound used as food and in food industry which could be an alternative to food industry to prevent quality decay of lipid containing food due to lipid peroxidation. These polysaccharides prevent the lipid peroxidation once the fraction in study exhibited strong inhibitory action of this process. Furthermore that F1.0 present strong antithrombotic action promoting the stimulation of antithrombotic HS synthesis by endothelial cells, being important for thrombosis preventing, by its inhibitory action under reactive oxygen species (ROS) in some in vitro methods, being involved in promotion of hypercoagulability state. / Algas marinhas s?o uma das principais fontes de compostos biologicamente ativos. Na matriz extracelular desses organismos existem os polissacar?deos sulfatados que funcionam como componente estrutural prevenindo-a contra desidrata??o. A fra??o 1,0 (F1,0) rica em galactanas sulfatadas obtida da alga vermelha Hypnea musciformis foi caracterizada fisicoquimicamente e avaliada quanto a atividade farmacol?gica por meio de ensaios de atividade antioxidante, a??o citot?xica sobre hem?cias, atividade anticoagulante, a??o estimulat?ria sobre a s?ntese de heparam sulfato antitromb?tico e seus efeitos na prolifera??o e progress?o do ciclo celular. Os principais componentes da F1,0 foram carboidratos (49,70 ? 0,10%) e sulfato (44,59 ? 0,015%), apresentando compostos fen?licos (4,79 ? 0,016%) e baixa contamina??o prot?ica (0,92 ? 0,001%). F1,0 mostrou perfil polidisperso e sinais na an?lise de infravermelho em 1262, 1074 e 930, 900 e 850 cm-1 atribu?dos a liga??es S=O de ?steres de sulfato, presen?a de liga??o C-O de 3,6-anidrogalactose, ?-D-galactose n?o sulfatada e liga??o C-O-SO4 no C4 da galactose, respectivamente. A fra??o rica em galactanas sulfatadas exibiu forte a??o antioxidante sobre o ensaio de peroxida??o lip?dica com IC50 de 0,003 mg/mL. Al?m da alta inibi??o da hem?lise induzida por H2O2 em hem?cias humanas tratadas com F1,0, esta fra??o n?o promoveu citotoxicidade significativa sobre a membrana de hem?cias. F1,0 exibiu baixa atividade anticoagulante, causando moderada inibi??o direta da atividade enzim?tica da trombina. Esta fra??o promoveu estimula??o de cerca de 4,6 vezes na s?ntese de heparam sulfato (HS) pelas c?lulas endoteliais da aorta de coelho (RAEC), em cultura, quando comparadas com as c?lulas n?o tratadas com F1,0. A fra??o dessa alga mostrou atividade antiproliferativa sobre as c?lulas RAEC, causando aumento no n?mero de c?lulas na fase S, impedindo a progress?o do ciclo celular. Assim, F1,0 apresentou a??o citost?tica e n?o citot?xica sobre esta linhagem celular. Esses resultados sugerem que F1,0 de H. musciformis tem potencial antioxidante, efeito importante para um composto utilizado como alimento e na ind?stria aliment?cia, podendo ser uma alternativa na ind?stria aliment?cia para a preven??o do decaimento da qualidade dos alimentos contendo lip?dio devido a peroxida??o lip?dica, uma vez que a fra??o em estudo exibiu forte a??o inibit?ria sobre a peroxida??o lip?dica. Al?m disso F1,0 apresenta forte a??o antitromb?tica promovendo a estimula??o da s?ntese de HS antitromb?tico pelas c?lulas endoteliais, sendo ?til na preven??o da trombose, devido tamb?m a sua a??o inibit?ria sobre as esp?cies reativas do oxig?nio (ROS) em alguns sistemas in vitro, estando envolvidos na promo??o de estado de hipercoagulabilidade.