?-glucosidases são enzimas que catalisam a hidrólise de ligações glucosídicas ?-1,4, ?-1,3 e ?-1,6 a partir da extremidade não redutora de oligossacarídeos de cadeias pequenas, alquil e aril ?-D-glucosídeos e dissacarídeos. Além de serem enzimas chave do complexo celulolítico, apresentam funções importantes como o melhoramento de aromas de vinhos e a hidrólise de antocianinas. Malbranchea pulchella usualmente é encontrado em fragmentos vegetais em decomposição ou material rico em celulose, podendo ser considerado promissor à produção de enzimas de interesse biotecnológico. Neste contexto, o objetivo desse projeto foi a caracterização funcional de uma ?-glucosidase de M. pulchella e sua aplicação na hidrólise de resíduos agroindustriais e de antocianinas. Uma BGL da família GH3 foi purificada com um fator de purificação 6,32 e recuperação de aproximadamente 35 %. A sua massa molecular aproximado foi de 100 kDa, e o Km, Vmáx e Kcat foram calculadas em 0,33 mM, 13,67 U/mg, 26,5 s-1 respectivamente. O dicroísmo circular revelou uma estrutura composta por aproximadamente 25% de ?-hélices e 20% de ?-folhas. A BGL apresentou pH e temperatura ótimos igual a 6,0 e 50 °C; e foi estável a 40 °C e apresentou boa estabilidade nos pH 5,0 a 8,0, por 24 horas. Nenhum dos sais de íons metálicos ativou a enzima e apenas o HgCl2 inibiu a atividade em 90%. A enzima não apresentou inibição em presença de glucose (0,1-1M) por até 24 horas. Além disso, a GH3 mostrou-se glicosilada e a proporção de açúcar corresponde a 15% massa da enzima. O efeito da celobiose (C) e do bagaço de cana-de-açúcar in natura (BCAN) na produção das BGLs foram avaliados em um DCCR, que indicou um modelo reduzido com influência das duas variáveis. A melhor condição de cultivo para a produção de BGLs foi 0,6% de C (p/v) e 4% de BCAN (p/v). Por meio de um planejamento de mistura, os resíduos BCAN, a casca de soja moída (CS) e o bagaço de cevada (BCev), foram avaliados quanto ao potencial de hidrólise a partir das enzimas presentes no extrato enzimático, resultando no maior potencial de hidrólise sobre o BCev, com a produção de aproximadamente 2 mg/mL de açúcares redutores em 48 horas. As BGLs presentes no extrato enzimático otimizado foram imobilizadas em suporte MANAE-agarose, Concanavalina A-Sepharose e BrCN-Sepharose. Os derivados BGL-MANAE e BGL-ConA foram ativados aproximadamente 10 e 3 vezes, respectivamente. BGL-MANAE e BGL-ConA foram mais estáveis que o controle BGLBrCN em todos os pH testados em 24 horas e, além disso, BGL-ConA permaneceu com 100% de sua atividade em temperaturas de 40 °C, 50 °C e 60 °C, já o BGL-MANAE mostrou-se estável a 40 °C permanecendo com 83% de sua atividade, ambos em 24 horas. BGL-MANAE e BGL-ConA apresentaram menor efeito inibitório em presença de diferentes concentrações de glucose e etanol quando comparados ao BGL-BrCN, e esses resultados indicaram que a imobilização de alguma forma colaborou para uma maior estabilidade ao pH e à temperatura, bem como ao aumento da tolerância por glucose e etanol. Os derivados puderam ser reutilizados por até 20 vezes e quando avaliados quanto à capacidade de clarificar vinhos e sucos de uva (hidrólise de antocianinas), BGL-MANAE clarificou 52% o vinho, 71% o vinho diluído, 77% o suco de uva e 56% o suco de uva diluído, e BGL-ConA em contrapartida clarificou 41% o vinho, 46% o vinho diluído, 63% o suco de uva e 23% o suco de uva diluído. BGL-MANAE foi mais eficiente que BGL-ConA na clarificação de vinhos e sucos de uva podendo ser considerado um biocatalisador promissor na hidrólise de antocianinas e, consequentemente, para a produção de vinhos brancos e rose a partir de diferentes variedades de uvas. Este trabalho pelo que sabemos, é o primeiro a usar BGLs imobilizadas com aplicação na clarificação de sucos de uva e vinhos, podendo ser considerado um trabalho inovador, e de grande importância para a indústria de alimentos e bebidas. / ?-glucosidases are enzymes that catalyze the hydrolysis of ?-1,4, ?-1,3 and ?-1,6 glucosidic linkages, from the non-reducing end of short chain oligosaccharides, alkyl and aryl ?-D-glucosides and disaccharides. Besides being complex key cellulolytic enzymes, they have important functions such as the improvement of wine flavors and anthocyanins hydrolysis. Malbranchea pulchella is usually found in decaying plant debris or in material rich in cellulose, for this reason it can be considered promising for the production of enzymes of biotechnological interest. In this context, the aim of this project was the functional characterization of a ?-glucosidase from M. pulchella and its application in the organic residues and anthocyanins hydrolysis. A BGL GH3 family produced by M. pulchella was purified with a purification factor and recovery of about 6.32 and 35 times. Its approximate molecular mass was 100 kDa, and Km, Vmax and kcat were 0.33 mM, 13.67 U/mg, 26.5 s-1, respectively. The circular dichroism revealed a structure composed of approximately 25% of ?-helix and 20% of ?-sheets. BGL presented optimum pH and temperature at 6.0 and 50 °C; and it was stable at 40 °C. It also showed good stability at pH 5.0 to 8.0, for 24 hours. None of the metal ions salts activated the enzyme and HgCl2 inhibited the activity by 90%. The enzyme showed no inhibition in the presence of glucose (0,1-1M) for 24 hours. Furthermore, it is glycosylated and the sugar proportion correspondsto 15% of the enzyme mass. The effect of cellobiose (C) and sugarcane bagasse in natura (BCAN) in the production of BGLs were evaluated in a CCRD, which indicated a reduced model of influence of the two variables. The best culture condition for BGLs production was 0.6% of C (w/v) and 4% (w/v) of BCAN. Through a mixture design, using the BCAN, ground soybean hulls (CS) and barley bagasse (BCev) were used to evaluate the potential of hydrolysis of these residues in the presence of enzymes present in the enzymatic extract, resulting in a greater efficiency of (BCev) hydrolysis, producing approximately 2 mg/mL of reducing sugars in 48 hours. The BGLs present in the optimized enzyme extract were also used in the immobilization on ionic support MANAE-agarose and affinity support Concanavalin A-Sepharose (ConA-Sepharose). The BGL-MANAE and BGL-ConA derivatives were activated approximately 10 and 3 times, respectively. BGL-MANAE and BGL-ConA were more stable than BGL-BrCN control in all pH tested within 24 hours. In addition, BGL-ConA remained 100% of its activity at 40 °C, 50 °C and 60 °C , and BGL-MANAE was stable at 40 °C and remained 83% of its activity, both in 24 hours. BGL-MANAE and BGL-ConA showed lower inhibitory effect in the presence of different glucose and ethanol concentrations when compared to BGL-BrCN and these results indicate that the immobilization, somehow, cooperated to a greater pH and temperature stability, as well as to increased tolerance by glucose and ethanol. The derivatives could be reused up to 20 times and when they were tested for their capacity to clarify wine and grape juice (anthocyanins hydrolysis), BGL-MANAE clarified 52% wine, 71% diluted wine, 77% grape juice and 56% diluted grape juice. On the other hand, BGL-ConA clarified 41% wine, 46% diluted wine, 63% grape juice and 23% diluted grape juice. BGL-MANAE was more efficient than BGL-ConA in clarifying wines and grape juices and it may be considered a promising biocatalyst in the anthocyanins hydrolysis, and consequently in the production of white and rose wines from different varieties of grapes. This work as we know, is the first to use immobilized BGLs applied in the clarification of grape juice and wine, for this reason, it can be considered an innovative work, and of great importance to the food and beverage industry

As lipases (triacilglicerol éster hidrolases E.C. 3.1.1.3) são importantes biocatalisadores devido à sua afinidade por vários substratos e à sua quimio, régio e enantiosseletividade. Elas atuam na hidrólise de triacilgliceróis para produção de ácidos graxos livres e na reação inversa (esterificação) em meios não aquosos. Uma lipase produzida por Geotrichum candidum (G. candidum) possui seletividade para a hidrólise das ligações ésteres de ácidos graxos insaturados de cadeia longa, como os ácidos oleico e linoleico, presentes em diversos triacilgliceróis. Esse tipo de seletividade permite que essas ligações sejam rapidamente hidrolisadas aumentando a velocidade e consequentemente a eficiência do processo de hidrolise de óleos vegetais. Entretanto, o alto custo das enzimas ainda é um fator limitante para sua ampla utilização. A imobilização, em suportes sólidos, pode ser uma alternativa para viabilizar o emprego das enzimas em processos industriais, permitindo seu reuso e ainda melhorarando sua estabilidade e/ou seletividade. Nesse contexto, o presente trabalho avaliou diferentes estratégias de imobilização, bem como a caracterização das propriedades catalíticas e a determinação dos parâmetros termodinâmicos da lipase produzida por G. candidum (LGC) via fermentação submersa, para a produção de ácidos graxos concentrados pela hidrólise de diferentes óleos vegetais (oliva, algodão e palmiste). Ensaios preliminares de imobilização da LGC em suportes hidrofóbicos (octil-agarose e octil-sílica) mostraram que estes não foram capazes de realizar a purificação da enzima do caldo de fermentação tão eficientemente quanto polihidroxibutirato (PHB) via imobilização, devido às diversas impurezas presentes no caldo de fermentação. Assim, a LGC bruta foi purificada via precipitação por solvente orgânico para melhor analisar a imobilização em diferentes tipos de suporte e por distintos métodos de imobilização, como a adsorção física e a iônica e a ligação covalente multipontual. Dentre estes métodos, a máxima atividade hidrolítica (45,4 ± 0,2 U/ g de biocatalisador) e a maior porcentagem de atividade recuperada (22,8 %) foram observadas para a imobilização de LGC por adsorção iônica em MANAE-agarose. Foram avaliadas as propriedades catalíticas da LGC purificada e imobilizada em MANAE-agarose, observando uma maior estabilidade da lipase em uma ampla faixa de pH e maior estabilidade térmica quando comparado com a enzima livre. A imobilização da LGC em MANAE-agarose também reduziu em 50% a energia de ativação (Ea) e aumentou a quantidade de produto formado em reações de hidrólise, verificado através do cálculo dos parâmetros cinéticos como a velocidade de reação máxima (vmáx) e a constante de Michaelis-Menten (Km). A hidrólise do óleo de oliva pela LGC imobilizada em MANAE-agarose sem a adição de emulsificantes atingiu 100% de hidrólise em 120 minutos de reação, sendo superior a enzima livre (95,5% em 140 min). No entanto, na reutilização do biocatalisador observou-se uma redução de 50% na reação de hidrólise para o segundo ciclo e de 5,5% para o terceiro ciclo. Os resultados obtidos na hidrólise dos óleos de algodão e de palmiste mostraram que a LGC livre expressa sua máxima atividade hidrolítica em pH 8,0 e temperatura de 37 °C, para ambos os substratos empregados. Entretanto, uma maior atividade foi observada para o óleo de algodão, devido à quantidade de ácidos graxos insaturados presentes em sua composição (≈ 71%) comparando-se com o óleo de palmiste (≈ 19%). / Lipases (triacylglycerol hydrolases E.C. 3.1.1.3) are important biocatalysts, due to their catalytic activity towards several substrates and their chemical, regio as well as stereo selectivity. They acts in the hydrolysis of triacylglycerols in order to produce free fatty acids, and in the inverse reaction (esterification) in non-aqueous mediums. Some lipases produced by Geotrichum candidum (G. candidum) possess selectivity with the hydrolysis of the long-chain unsaturated fatty acid ester bonds, like oleic and linoleic acids that are present in several triacylglycerols. This type of selectivity allows these bonds to be rapidly hydrolyzed, increasing the speed and consequently the efficiency of the vegetable oils hydrolysis. However, the high cost of enzymes is still a limiting factor for their widespread use. Immobilization on solid supports can be a viable alternative to the use of enzymes in industrial processes, allowing its reuse and to improve their stability and/or selectivity. In this context, the present work allowed the evaluation of different immobilization strategies, as well as the characterization of catalytic properties and the determination of thermodynamic parameters of a produced lipase from G. candidum (GCL) via submerged fermentation, in order to produce concentrated fatty acids by the hydrolysis of different vegetable oils (olive, cottonseed and palm kernel). Preliminary assays of free GCL immobilization on hydrophobic supports (octyl-agarose and octyl-silica) showed that they were not able to carry out the enzyme purification from fermentation broth as efficiently as polyhydroxybutyrate (PHB) via immobilization, due to the impurities in the fermentation broth. GCL produced was purified by precipitation with organic solvent in order to better analyze the immobilization on different types of support and by different immobilization methods, as via physical and ionic adsorption and multipoint covalent attachment. Among these methods, the maximum hydrolytic (45.4 ± 0,2 U/ g of biocatalyst) and the highest percentage of activity recovered (22.8%) were observed for GCL immobilized by ionic adsorption in MANAE-agarose. The catalytic properties of GCL purified and immobilized on MANAE-agarose were evaluated, a greater lipase stability over a broad pH range, and high thermal stability were observed as compared to the free enzyme. Immobilization of GCL on MANAE-agarose decreased the activation energy (Ea) by 50% and increased the amount of product formed during hydrolysis reactions, it was verified by calculating kinetic parameters such as the maximum reaction rate (vmáx) and the Michaelis-Menten constant (Km). The hydrolysis of olive oil by GCL immobilized on MANAE agarose, without the addition of emulsifiers, reached 100% hydrolysis in 120 minutes of reaction, whereas free enzyme reached 95.5% in 140 min. However, reusability tests of the biocatalyst showed that it retained around 50% of its original activity after second cycle, and only 5.5% after third cycle. The obtained results in the hydrolysis of cottonseed and palm kernel oils showed that free GCL expressed a maximum hydrolytic activity at pH 8.0 and temperature of 37 °C, for both used substrates. However, a greater activity was observed for cottonseed than for palm kernel, due the percentage of unsaturated fatty acids in cottonseed oil composition (≈ 71%) compared to palm kernel oil composition (≈ 19%). / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES

Nosso objetivo foi investigar o efeito da suplementação de leucina na via intracelular acionada por miostatina, uma proteína reguladora negativa da massa muscular, em um modelo de atrofia gerada por imobilização em ratos. Nossa hipótese inicial contemplava que a expressão de miostatina se elevaria com a imobilização e que a leucina poderia atenuar esse aumento. Nossos resultados, entretanto, mostraram uma regulação gênica no sentido de suprimir a via da miostatina. A suplementação com leucina, associada à imobilização, também provocou queda da expressão gênica de miostatina. Em ambos os grupos a expressão proteica permaneceu inalterada. Em contrapartida, a folistatina, inibidor endógeno da miostatina, apresentou acentuado aumento de expressão no grupo imobilizado e imobilizado/suplementados com leucina. Nossos resultados mostraram que o efeito protetor da leucina no modelo atrófico utilizado não se dá através da sinalização da miostatina. Os dados também sugerem uma resposta biológica coordenada entre o ligante, miostatina, e seu inibidor endógeno, a folistatina. / Our purpose was to investigate the effect of leucine supplementation upon the intracellular pathway triggered by myostatin, a negative regulator of muscle mass, in an atrophic model driven by immobilization in rats. Our initial hypothesis contemplated that myostatin expression would be elevated under immobilization and that leucine supplementation would be able to attenuate this raise. However our results showed a strong downregulation of myostatin gene expression in atrophy induced by cast. The immobilization associated with leucine supplementation also caused mRNA myostatin downregulation. Protein levels were unchanged. On the other hand, follistatin, a myostatin endogenous inhibitor, was markedly upregulated in both immobilized and immobilized/supplemented groups. Our results revealed that leucine protective effect in this atrophic model is not through myostatin signailing. Furthermore, these data suggest a coordinated biological response between ligand, myostatin, and its endogenous inhibitor, follistatin.

O presente projeto teve como objetivo selecionar lipases comerciais para a interesterificação enzimática da gordura do leite com óleo de soja visando à obtenção de produto enriquecido com ácidos graxos essenciais. Foram testadas lipases de diferentes fontes microbianas (Aspergillus niger, Mucor javanicus, Rhizopus oryzae, Candida rugosa, Penicillium roqueforti e Rhizomucor miehei) imobilizadas em matriz híbrida polissiloxano-álcool polivinílico (POS-PVA) previamente caracterizada quanto às suas propriedades físicoquímicas e morfológicas. Tanto as enzimas livres como imobilizadas, foram inicialmente caracterizadas com relação às suas atividades hidrolítica e de esterificação. Em função da alta complexidade das matérias-primas \"gordura do leite e óleo de soja\", optou-se pela triagem inicial da enzima em um sistema reacional modelo de interesterificação. Como reagentes de partida, foram escolhidos tripalmitina e trioleína, uma vez que os ácidos graxos palmítico e oléico estão presentes em grande quantidade nos triglicerídeos que compõem as matériasprimas de interesse. Assim, as lipases imobilizadas no suporte POS-PVA foram empregadas na catálise de reações de interesterificação no sistema modelo empregando-se hexano como solvente. O valor mais elevado de rendimento de interesterificação (31%) foi obtido com o emprego da lipase de Rhizopus oryzae (L036P), sendo esta enzima selecionada para continuidade do trabalho. Testes adicionais foram efetuados para verificar a influência da concentração de trioleína e tripalmitina no rendimento da reação. Neste caso, o melhor resultado foi alcançado no substrato equimolar de tripalmitina e trioleína (40mM), para o qual observou-se um rendimento de interesterificação de 45%, em 24 h de reação. O sistema imobilizado selecionado foi caracterizado quanto às suas propriedades físico-químicas e de estabilidade, empregando-se técnicas como difratometria de raios-X e espectroscopia no infravermelho. Foi observada boa estabilidade à estocagem, mantendo-se 100% da atividade hidrolítica inicial após 120 dias de armazenamento. Finalmente, foram realizados testes de interesterificação da gordura do leite com óleo de soja sendo que, de maneira geral, a lipase de Rhizopus oryzae imobilizada em POS-PVA promoveu o aumento na concentração dos triglicerídeos C26-C34 e C46-C50, e diminuição dos triglicerídeos C38, C44 e C54, obtendo-se 12% de rendimento de interesterificação. A análise de textura do meio reacional e do produto interesterificado mostrou que a simples mistura física de óleo de soja com a gordura do leite provocou uma diminuição de mais de 50% na consistência desta gordura. Após a reação de interesterificação, o produto obtido apresentou redução de aproximadamente 24 % na consistência em relação à da mistura física das matérias-primas, devido à incorporação dos ácidos graxos insaturados do óleo de soja nos triglicerídeos presentes na gordura do leite, e à formação de mono e diglicerídeos devida à hidrólise parcial das matérias-primas. Assim, os resultados promissores obtidos com o uso da lipase de Rhizopus oryzae (L036) imobilizada em POS-PVA, tanto na reação modelo de interesterificação de tripalmitina com trioleína quanto nas matérias-primas lipídicas, possibilitaram a seleção deste sistema enzimático visando ao seu emprego no bioprocesso de interesse. / The objective of this work was to select a commercial lipase for enzymatic interesterification of milkfat with soybean to obtain a product enriched with essential fatty acids. Lipases from different microbial sources (Aspergillus niger, Mucor javanicus, Rhizopus oryzae, Candida rugosa, Penicillium roqueforti, Rhizomucor miehei) were immobilized on polysiloxane- polyvinyl alcohol hybrid matrix (POS-PVA) previously characterized in relation to its physico-chemical and morphological properties. All lipase preparations in both free and immobilized forms were initially characterized, regarding their hydrolytic and esterification activities. Owing to the high complexity of the raw materials \"milkfat and soybean oi\", the lipase screening assay was carried out using a model interesterification system consisted of tripalmitin and triolein. These triglycerides were chosen as starting materials since palmitic and oleic fatty acids are present at high amount proportions in the raw materials. Thus, immobilized lipase derivatives on POS-PVA were used to catalyze the interesterification of tripalmitin with triolein in the presence of hexane as solvent. The highest interesterification (31%) was obtained using the lipase from Rhizopus oryzae (L036P) and therefore, this enzyme was selected for continuing the work. Additional tests were performed to verify the influence of the molar ratio between triolein and tripalmitin in the reaction yield. The best result was achieved for the substrate containing equimolar amounts of tripalmitin and triolein (40 mM), attaining 45% of interesterification yield at 24 h reaction. The selected immobilized system was characterized in relation to its physico-chemical and stability properties using techniques as X-ray difractometry and IR spectroscopy. High stability was found for the immobilized lipase that maintained full original activity after 120 days storage at 4?C. Finally, interesterification tests of milkfat with soybean oil were carried out, and the use of Rhizopus oryzae lipase immobilized in POS-PVA increased the concentration of the triglycerides C26- C34 and C46-C50, and decreased the concentration of the triglycerides C38, C44 and C54, which corresponded to 12% of interesterification yield. The texture analysis of both reaction medium and interesterified product showed that simple physical blend of soybean oil with milk fat reduced more than 50% the milkfat consistency. After the interesterification reaction, the obtained product showed even lower consistency (24% reduction) in comparison with the physical raw materials blend, due to the incorporation of unsaturated fatty acids from soybean oil in the triglycerides of milkfat, and to the formation of mono and diglycerides resulting from partial hydrolysis of the raw materials. Thus, the promising results obtained using Rhizopus oryzae lipase (L036P) immobilized on POS-PVA, both in the model interesterification reaction of tripalmitin with triolein and in the lipid raw materials, indicated the suitability of the selected immobilized derivative to be applied in the proposed bioprocess.

Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da interesterificação enzimática da gordura de leite com óleos de canola e castanha-do-pará nas propriedades do produto alimentício obtido, empregando lipase de Rhizopus oryzae imobilizada em sílica-álcool polivinílico (SiO2-PVA) como catalisador. Considerou-se desejável a obtenção de um produto que, ao incorporar parte dos ácidos graxos insaturados e essenciais presentes nos óleos, apresentasse boa espalhabilidade sob temperatura de refrigeração. Na primeira etapa as propriedades das matérias-primas foram determinadas aplicando técnicas oficiais de análise e verificou-se que todas apresentaram características de acordo com a legislação brasileira para uso em produtos alimentícios. Em seguida, foram testados dois métodos (adsorção física e ligação covalente) para efetuar a imobilização da lipase selecionada em SiO2-PVA e os resultados obtidos indicaram a adequação do procedimento de adsorção física. As condições otimizadas para conduzir as reações de interesterificação enzimática de blendas binárias de gordura de leite e óleo de canola, e de gordura de leite e óleo de castanha-do-pará, foram determinadas por planejamento composto central (CCD) constituído de 11 experimentos. A influência das variáveis temperatura (45-65?C) e teor de gordura no meio reacional (50-80%) foi avaliada simultaneamente, considerando como variáveis-resposta o grau de interesterificação (GI) e a consistência dos produtos. Modelos empíricos que possibilitaram a seleção de condições para obtenção de produtos interesterificados com satisfatória espalhabilidade (consistência entre 200 e 800 gf/cm²) foram compostos e confirmados para cada caso. Para a blenda gordura de leite e óleo de canola, as condições selecionadas corresponderam a um meio contendo 65% de gordura e 35% de óleo e incubado a 45°C por 12 h. Nessas condições foram obtidos produtos com consistência de 700 gf/cm². No caso da blenda gordura de leite e óleo de castanha-dopará, produtos interesterificados que atendem o parâmetro desejado (200-800 gf/cm²) foram obtidos empregando-se um meio contendo 50% de gordura e 50% do óleo, incubados a 45°C por 24 h. Reações de interesterificação de blendas ternárias de gordura de leite, óleo de canola e óleo de castanha-do-pará foram também efetuadas de acordo com um planejamento de misturas, constituído de 17 experimentos visando avaliar a influência da proporção de cada componente da blenda na consistência do produto interesterificado. Na faixa de variação investigada, o uso de blendas contendo 56% de gordura de leite, 22% de óleo de canola e 22% de óleo de castanha-do-pará incubadas por 3 h a 45°C resultou em produtos interesterificados com satisfatória consistência e plasticidade (634 gf/cm²). O desempenho das reações enzimáticas conduzidas sob aquecimento convencional e não convencional (irradiação de micro-ondas) foi ainda avaliado para as blendas binárias nas condições preditas pelo planejamento composto central, não sendo observada interferência das micro-ondas na atuação da enzima, obtendo-se produtos interesterificados com valores similares de consistência. Os dados obtidos sugerem que o processo de interesterificação enzimática catalisado pela lipase de Rhizopus oryzae imobilizada em SiO2-PVA foi eficaz para a modulação das características de plasticidade dos produtos obtidos empregando tanto misturas binárias como ternárias. / The objective of this work was to assess the effect of the enzymatic interesterification of milkfat with canola oil and Brazil nut oil on the properties of the resulting food product, using Rhizopus oryzae lipase immobilized on silica-polyvinyl alcohol (SiO2-PVA) as catalyst. The work was carried out considering as desirable to obtain a more spreadable product under domestic refrigerated conditions as well as enriched with unsaturated and essential fatty acids. Firstly, the properties of the raw materials were determined by applying official analysis techniques and results indicated that all raw materials were in agreement with the Brazilian legislation to food products. Then, two methodologies (physical adsorption and covalent binding) were tested for immobilizing the selected lipase on SiO2-PVA and physical adsorption was found to be the most suitable procedure. The optimized conditions to perform the enzymatic interesterification reactions of binary blends (milkfat and canola oil and milkfat and Brazil nut oil) were determined by central composite design (CCD), leading to a set of 11 runs. The influence of the variables, temperature (45-65°C) and the content of milk fat in the reaction medium (50-80%), was assessed simultaneously, taking the interesterification degree (ID) and consistency (10°C) as response variables. Empiric models were composed and confirmed for each case to establish conditions at which products with satisfactory spreadability (consistency in the range from 200 and 800 gf/cm²) can be obtained. For the milkfat and canola oil blend, the established conditions corresponded to a medium containing 65% of milk fat and 35% of oil, and lipase incubated at 45°C for 12 h. In these conditions, products with consistency of 700 gf/cm² were obtained. In the case of milkfat and Brazil nut oil blend, interesterified products with desirable parameter (200 and 800 gf/cm²) were obtained from reactions carried out with medium containing 50% of milk fat and 50% of oil, and lipase incubated at 45°C for 24 h. Interesterification reactions of ternary blends of milkfat, canola oil and Brazil nut oil were also carried out according to a mixture design with 17 runs to assess the influence of the mass proportion of each compound in the blend on the consistency of the interesterified products. In the range studied, the use of blends with 56% of milkfat, 22% of canola oil and 22% of Brazil nut oil and incubation at 45°C for 3 h resulted in products with satisfactory consistency and plasticity (634 gf/cm²). The performance of enzymatic reactions carried out under conventional and non-conventional (microwave irradiation) heating was also assessed for binary blends under the conditions predicted by the central composite design, and no interference of the microwave in the enzyme action was observed, resulting in interesterified products with similar values of consistency. The results obtained suggested that the process of enzymatic interesterification catalyzed by Rhizopus oryzae immobilized on SiO2-PVA was effective in modulating the plasticity properties of the products obtained using both binary and ternary blends.

The use of sewage sludge in the agricultural is an organic recycle alternative material in the soil. The CONAMA resolution 375/2006 indicates that in certain relief condition the sewage sludge could be applied without soil incorporation, making it possible to use in areas with no-till. The present study was carried out with the aim to evaluate nitrogen and carbon mineralization dynamics during the sewage sludge and oat straw decomposition in the surface or in the soil incorporation. The treatments consisted of the sewage sludge application, in the presence and in the absence of oat straw, with and without soil incorporation. During 110 days of incubation, the CO2 emission and the mineral N dynamics was evaluated after the organic materials soil application. The sewage sludge soil incorporation not affected by the C and N mineralization. In the treatment with only sewage sludge 30% of C and 50% of N added with the sewage sludge were mineralized in 110 days. The application of sewage sludge with the straw of oats increased the C mineralization of oat straw only when those organic materials remained in the soil surface. The N immobilization is not affected by the sewage sludge incorporation and oat straw in the soil, however it is stimulated in the presence of the straw. / O uso agrícola do lodo é uma alternativa para a reciclagem desse material orgânico no solo. Recentemente a resolução 375/2006 do CONAMA indica que em certas condições de relevo o lodo de esgoto pode ser aplicado sem a necessidade de realizar a sua incorporação ao solo, possibilitando o seu uso em áreas manejadas em sistema plantio direto. O presente trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar a mineralização do carbono e a dinâmica do nitrogênio durante a decomposição de lodo de esgoto e palha de aveia mantidos na superfície ou incorporados ao solo. Os tratamentos consistiram da aplicação de lodo de esgoto, na presença e na ausência de palha de aveia, com e sem incorporação ao solo. Durante 110 dias foi avaliada a evolução do C-CO2 e a dinâmica do N mineral após aplicação dos materiais orgânicos ao solo. A mineralização do C e do N não foi afetada pela incorporação do lodo ao solo. No tratamento com o uso isolado do lodo de esgoto 30% do C e 50% do N adicionados com o lodo foram mineralizados em 110 dias. A aplicação de lodo de esgoto juntamente com a palha de aveia aumentou a mineralização do C da palha somente quando esses materiais orgânicos permaneceram na superfície do solo. A imobilização do N não é afetada pela incorporação conjunta do lodo de esgoto e da palha de aveia ao solo, mas é estimulada na presença da palha.

Orientador: Luciana Francisco Fleuri / Resumo: O processamento agroindustrial brasileiro tem buscado converter cada vez mais seus resíduos em subprodutos. Neste contexto, o processamento de frutas se destaca devido à riqueza de composição das partes inicialmente consideradas resíduos, que podem incluir biomoléculas de elevado valor como enzimas e compostos bioativos. Dentre as enzimas estão as lipases que catalisam reações de hidrólise e síntese de glicerídeos e que possuem expectativas de crescimento de mercado promissoras devido à atual demanda por biocombustíveis e biorremediação. Nesse contexto, o presente trabalho avaliou os resíduos do processamento de laranja para suco e verificou que esses podem ser utilizados como fontes diretas de lipases. As lipases de laranja possuem elevada atividade em reações de hidrólise e síntese, em faixa de pH ácida a alcalina (6,0 a 8,0), termoestabilidade até 50°C e afinidade por substratos de diferentes tamanhos de cadeia (p-nPP, p-NPL e PNPB); podem ser concentradas por precipitação com sulfato de amônio e imobilizadas por adsorção; apresentam efeito sinérgico com lipases fúngicas e potencial para aplicação na biorremediação de resíduos de óleo de cozinha. Os resultados obtidos estão apresentados em 5 capítulos, sendo que o primeiro é composto pela revisão bibliográfica sobre o potencial dos resíduos gerados no processamento de frutas brasileiras como fontes de lipases e a inclusão desse processo no conceito de biorrefinarias; o segundo descreve a obtenção e caracter... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Brazilian agroindustrial processing has sought the maximum conversion of waste into byproducts. In this context, the fruit processing stands out due to the rich composition of the parts initially considered as residues, which may include high value biomolecules such as enzymes and bioactive compounds. Among the enzymes are lipases that catalyze reactions of hydrolysis and synthesis of glycerides and which have promising market growth expectations due to the current demand for biofuels and bioremediation. In this context, the present work evaluated the wastes from processing from orange to juice and found that these can be used as direct sources of lipases. Orange lipases have high activity in hydrolysis and synthesis reactions, ranging from acid to alkaline pH (6.0 to 8.0), thermostability up to 50 ° C and affinity for substrates of different chain sizes (p-nPP, P-NPL and PNPB); this can be concentrated by ammonium sulfate precipitation and immobilized by adsorption; and have a synergistic effect with fungal lipases and potential for application in bioremediation of cooking oil residues. The results obtained are presented in five chapters. The first one consists of the bibliographical review on the potential of the residues generated in the processing of Brazilian fruits as sources of lipases and the inclusion of this process in the concept of biorefineries; The second describes the obtaining and biochemical characterization of lipases obtained from orange residues of differe... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Diogo Misoguti (diogo.misoguti@gmail.com) on 2016-06-24T15:17:45Z No. of bitstreams: 1 2015-12-doutorado-fabio-teruo-matsunaga.pdf: 1999766 bytes, checksum: 32c62a76d06379cb082b6dcfd95ba755 (MD5) / Approved for entry into archive by Diogo Misoguti (diogo.misoguti@gmail.com) on 2016-06-24T15:18:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015-12-doutorado-fabio-teruo-matsunaga.pdf: 1999766 bytes, checksum: 32c62a76d06379cb082b6dcfd95ba755 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-24T15:18:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015-12-doutorado-fabio-teruo-matsunaga.pdf: 1999766 bytes, checksum: 32c62a76d06379cb082b6dcfd95ba755 (MD5) Previous issue date: 2015 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Introdução: O tratamento não cirúrgico é, atualmente, considerado o método de escolha para a maioria das fraturas da diáfise do úmero, apesar de pacientes tratados com órtese funcional poderem apresentar resultados insatisfatórios. A osteossíntese com placa em ponte tem se mostrado uma técnica segura, com bons resultados. Objetivo: Avaliar a efetividade do tratamento das fraturas da diáfise do úmero, com placa em ponte (PP), em comparação com a órtese funcional (OR), considerando-se a função do membro superior. Métodos: Pacientes com fraturas da diáfise do úmero foram aleatoriamente alocados em um dos dois grupos. Os alocados no grupo PP foram encaminhados para o tratamento cirúrgico, com técnica conforme descrita por LIVANI, BELANGERO (2004). Os pacientes alocados no grupo OR foram tratados com órtese funcional, após 14 dias de uso de tala gessada. Todos os pacientes foram submetidos ao mesmo programa de reabilitação e acompanhados por até um ano. O desfecho primário foi a função do membro superior avaliada pelo questionário The Disabilities of the Arm, Shoulder and Hand (DASH). Como desfechos secundários, avaliamos a qualidade de vida, pelo questionário SF-36, complicações, dor, avaliada pela escala visual analógica, função do ombro, medido pelo escore Constant e radiografias. Resultados: Cento e dez pacientes foram incluídos no estudo. Houve diferença estatística favorável ao grupo PP, no DASH, após seis meses. No entanto, essa diferença não foi clinicamente significante. Não foi possível detectar diferença entre os grupos no questionário SF-36, dor, Constant e deformidade residual nas radiografias, incidência em perfil. Quanto à ocorrência de pseudartrose, tempo de consolidação e deformidade radiográfica residual no plano coronal, houve uma superioridade do grupo PP. Conclusão: Não houve diferença clínica entre o tratamento com PP com OR, quanto à função do membro superior, com um ano após intervenção. / Background: Conservative treatment is still considered the standard treatment of the majority of humeral shaft fractures. However, patients treated with this method can present unsatisfactory results. Minimally invasive bridge plate osteosynthesis have been showing a safe technique with good results. Objective: To investigate the effectiveness of surgical treatment of humeral shaft fractures with bridge plating in comparison to conservative treatment with functional brace, considering upper limb function. Method: Patients with humeral shaft fractures were allocated, after randomization, to one of the two groups. The ones allocated in bridge plate group were sent to surgical treatment, according to technique described by LIVANI and BELANGERO (2004). Patients allocated in nonoperative treatment were treated with functional brace after 14 days of initial cast immobilisation. All patients were included in the same rehabilitation program and were followed up for 1 year after intervention. Primary outcome was the DASH score. As secondary outcomes, we assessed , SF-36 questionnaire, treatment complications, Constant score, pain and radiographs. Results: one hundred and ten patients were included. Statistical difference was found in DASH scores favourable to bridge plate group 6 months after treatment. This difference was not clinically relevant. We could not detect difference between both groups in SF-36 questionnaire, pain, Constant score and radiographic deformity in lateral view. Nonunion rates, time of fracture healing and residual deformity in coronal plane were favourable to bridge plate group. Conclusion: Surgical treatment with bridge plating showed similar results compared to functional brace, considering upper limb function, one year after intervention.

PACHECO, A. M. Estudo da viabilidade da produção de etanol a partir de suco de caju (Anacardium occidentale L.) utilizando células imobilizadas em bagaço de caju. 71 f. 2009. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-22T11:34:35Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_ampacheco.pdf: 1627953 bytes, checksum: 3d348b086371c0ff29481d3a307d68f5 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-28T17:08:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_ampacheco.pdf: 1627953 bytes, checksum: 3d348b086371c0ff29481d3a307d68f5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-28T17:08:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_ampacheco.pdf: 1627953 bytes, checksum: 3d348b086371c0ff29481d3a307d68f5 (MD5) Previous issue date: 2009-06-10 / The use of cashew apple peduncle, a vast available material found in Ceará that is usually wasted, combined with production of ethanol, is the focus of this project. Cashew apple juice, rich in fructose, glucose, salts and vitamins, is an appropriate raw material for alcoholic fermentation by the yeast Saccharomyces cerevisiae. The search for improvements in ethanol production in this work was achieved through the study of the use of yeast immobilized in cashew apple bagasse support, (SBC). Cell immobilization has been studied by many researchers and has been an important technique because of the possible benefits and advantages as the increase in productivity. Cashew apple bagasse is a cheap and easily accessible raw material to the application of the immobilization technique. As comparison, results with free, immobilized cells in calcium alginate, a known agent for immobilization by encapsulation, and immobilized cells by adsorption on SBC were studied. Preliminary fermentation assays using immobilized cells on SBC were performed, as well as consecutive and storage fermentations. The following kinetic parameters were checked: productivity (Qp, gL-1h-1), efficiency (Ef,%), substrate / biomass yield (Yx / s, g.g-1) and substrate / product yield (Yp / s, g.g - 1). SBC presented advantages, such as high cell densities and adhesion, generating high yields (≈ 5 g.L-1h-1). With respect to efficiency and rate of substrate / product yield, immobilized cells reached values similar to those obtained with free cells in the integral cashew apple juice (about 90% and 0.47 respectively). Another advantage is the durability and possibility of reuse of SBC making the process more economical, fast and efficient. SBC was reused for at least 10 consecutive batches and remained stable, at refrigerator, for 6 months / O aproveitamento integral do pedúnculo de caju, uma matéria prima vastamente encontrada no Ceará e pouco aproveitada, aliado a produção de etanol, produto de valor energético são o foco desse projeto. O suco de caju integral, rico em frutose, glicose, sais e vitaminas, mostrou-se bastante adequado para o uso da levedura Saccharomyces cerevisiae no processo fermentativo alcoólico. A busca por melhorias na obtenção de etanol se deu através do estudo do uso de leveduras imobilizadas em suporte de bagaço de caju (SBC). A imobilização celular vem sendo estudada por inúmeros pesquisadores e tem se mostrado uma técnica importante devido aos benefícios e vantagens possibilitados como o aumento na produtividade. O bagaço de caju surge como uma matéria prima barata e de fácil obtenção para a aplicação da técnica de imobilização. Para comparação foram estudados os resultados com células livres e imobilizadas em alginato de cálcio, um conhecido agente de imobilização de células por encapsulamento e células imobilizadas por adsorção em bagaço de caju. Utilizando células imobilizadas em bagaço foram realizadas fermentações preliminares, consecutivas e de estocagem. Foram verificados os seguintes parâmetros cinéticos: produtividade (Qp, g.L-1h-1), eficiência (Ef, %), conversão substrato/biomassa (Yx/s, g.g-1) e conversão substrato/produto (Yp/s, g.g-1). O suporte de bagaço de caju atingiu vantagens com relação a adesão e altas densidades celulares, gerando elevadas produtividades (≈ 5 g.L-1h-1). Com relação a eficiência e a taxa de conversão substrato/produto, células imobilizadas atingiram valores similares aos obtidos com células livres no suco de caju integral (em torno de 90% e 0,47 respectivamente). Outra vantagem foi a durabilidade e possibilidade de reutilização do suporte tornando o processo mais econômico, rápido e eficiente. O SBC mostrou-se apto a reutilização por no mínimo 10 bateladas consecutivas e se manteve estável, em geladeira, por pelo menos 6 meses

LIMA, Ariosvana Fernandes. Imobilização de uma β-galactosidase produzida por Kluyveromyces lactis NRRL Y-1564 cultivada em soro de leite. 2012. 100 f. : Tese (doutorado) - Universidade Federal do Ceará, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, RENORBIO, Centro de Ciências, Fortaleza-CE, 2012. / Submitted by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-05-19T13:46:24Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_aflima.pdf: 2295796 bytes, checksum: d8694cc32f36b9bee8f170aa68a677be (MD5) / Approved for entry into archive by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-05-19T13:47:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_aflima.pdf: 2295796 bytes, checksum: d8694cc32f36b9bee8f170aa68a677be (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-19T13:47:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_aflima.pdf: 2295796 bytes, checksum: d8694cc32f36b9bee8f170aa68a677be (MD5) Previous issue date: 2012 / The enzymatic hydrolysis of lactose by β-galactosidase plays an important role in the processing of dairy products, such as the production of milk containing low concentrations of lactose, the prevention of crystallization in dairy products, and the use of galactosyltransferase for synthesizing galacto-oligosaccharides. In this context, this work aims to study how Kluyveromyces strains can be used to produce β-galactosidase from an agro-industrial by-product such as whey. The species studied were K. marxianus (LAMI CE 025, CCA 510, ATCC 36907) and K. lactis(NRRL Y-1564 and Y-4087). This work also aims to investigate the immobilization of the enzyme onto chitosan and determine its properties such as the optimal operating pH and temperature, the thermal stability of the enzyme, the thermal desnaturation constant, the half-life and the kinetic parameters Km and Vmax using ONPG as substrate of the enzyme β-galactosidase from Kluyveromyces lactis strain NRRL Y1564. K. marxianus LAMI CE 025 and CCA 510 did not consume lactose of the complex medium. The other strains were studied for β-galactosidase production in whey. The maximum enzymatic activity of 3.7 U/mL was achieved by K. lactis NRRL Y-1564 after 12h of fermentation at 180 rpm and 30°C, being selected as a microorganism for β-galactosidase production. The optimal pH for soluble β-gal activity was found to be 6.5 while the optimal pH for immobilized β-gal activity was found to be 7.0, while the optimal operating temperatures were 50°C and 37°C, respectively. The soluble and immobilized enzyme showed similar deactivation profiles at 40°C. For more than 200 min, both biocatalysts showed the same stability, retaining approximately 50 % of their initial activities. However, However, the immobilized enzyme showed an increased stability (8 times) at 50°C. In the lactose hydrolysis at 37°C and pH 7.0 by soluble enzyme was observed a conversion of 58.68% using a enzymatic charge of 2.0 U and 17.57% to 0.5 U. The immobilized enzyme was reused for 10 cycles, showing a good operational stability by retaining more than 74% of its initial activity. The immobilized enzyme retained 100% of its initial activity when it was stored at 4°C and pH 7.0 for a period of 93 days. The soluble β-galactosidase lost 9.4% of its initial activity when it was stored at the same conditions. According to these results, an alternative culture medium prepared by using deproteinized whey supplemented with yeast extract was efficiently used for the production of β-galactosidase through the cultivation of Kluyveromyces strains. Chitosan activated with glutaraldehyde is a suitable alternative low cost support for β-galactosidase immobilization, providing the immobilized enzyme with higher thermal, operational and storage stabilities in comparison with the soluble enzyme. / A hidrólise enzimática da lactose por β-galactosidase desempenha importante papel no processamento de produtos lácteos, sendo uma das aplicações à obtenção de leite com lactose reduzida para o consumo por indivíduos com intolerância à lactose, produção de cápsulas de enzimas para tratamento e a prevenção da cristalização em produtos lácteos. Neste contexto, este trabalho foi desenvolvido visando a seleção de cepas de Kluyveromyces produtoras da enzima β-galactosidase usando um resíduo agroindustrial, o soro de leite como meio de cultivo. Inicialmente, realizou-se a seleção de espécies de Kluyveromyces capazes de produzir β- galactosidase utilizando lactose como fonte de carbono, em meio complexo e posteriormente em soro de leite (50 g/L de lactose) desproteinado e suplementado com extrato de levedura (1 g/L). Após definir a levedura que apresentava maior produção da enzima de interesse, estudou-se a produção e a viabilidade de imobilizá-la em quitosana. Após, caracterizou-se a enzima solúvel e imobilizada, consistindo na determinação do pH e temperatura ótimos, estabilidade térmica, estimativa dos parâmetros termodinâmicos e determinação dos parâmetros cinéticos Km e Vmáx usando como substrato ONPG. As cepas de K. marxianus LAMI CE025 e CCA 510 não consumiram lactose em meio complexo. As demais cepas foram avaliadas quanto à produção de β-galactosidase em soro de leite. A atividade máxima de 3,7 U/mL foi obtida por K. lactis NRRL Y-1564 após 12 h de cultivo a 180 rpm e 30ºC, sendo selecionada como micro-organismo para a produção da β-galactosidase. O pH ótimo para a enzima solúvel e imobilizada foram 6,5 e 7,0, respectivamente, e temperatura ótima de 50 e 37°C para a β-galactosidase solúvel e imobilizada, respectivamente. A enzima solúvel e imobilizada mostrou perfis semelhantes de desactivação a 40 ° C. Durante mais de 200 min, ambos os biocatalisadores mostrou a mesma estabilidade, retendo cerca de 50% da sua actividade inicial. Entretanto, a 50ºC, a enzima imobilizada mostrou uma maior estabilidade térmica, sendo 8 vezes mais estável. Os parâmetros cinéticos Km e Vmáx foram 3,34 mM e 1,78 mM/min para a β-galactosidase solúvel comparado com 3,68 mM e 3,38 mM.min para a enzima imobilizada. Na hidrólise de lactose utilizando a enzima solúvel a 37ºC e pH 7,0 foi verificada uma conversão de 30,77% da lactose para a carga de 2,0 U e 9,8% usando 0,5 U. Após o 10º reciclo de uso, a enzima imobilizada reteve 74% da atividade inicial. A β-galactosidase imobilizada, estocada em tampão fosfato de potássio pH 7,0 a 4°C manteve 100% de sua atividade enzimática inicial no período de 93 dias. A β-galactosidase solúvel perdeu 9,4% de sua atividade inicial quando foi estocada nas mesmas condições. De acordo com os resultados obtidos, o soro de leite mostrou-se uma fonte de carbono alternativa para produção de β-galactosidase de K. lactis NRRL Y1564 e a quitosana ativada com glutaraldeído é um suporte alternativo adequado de baixo custo para imobilização da β-galactosidase, proporcionando a enzima imobilizada estabilidades térmicas, operacional e de armazenamento comparado com a enzima solúvel.