Orientador: Jonas Contiero / Banca: Flávio Faria de Moraes / Banca: Luis Henrique Souza Guimarães / Banca: Cecília Laluce / Banca: Fernando Carlos Pagnocca / Resumo: Penas consistem principalmente de queratina, estas são produzidas em grande quantidade como subproduto das indústrias de processamento de frangos, são ricas em aminoácidos os quais podem ser utilizados como suplemento protéico para ração animal, entretanto o processo de produção de farinha de penas é caro, já que requer uma grande quantidade de energia. Geralmente, as penas são cozidas em vapor sob pressão e quimicamente tratadas antes do uso. Portanto, a degradação microbiana de penas representa uma alternativa biotecnológica para aumentar o valor nutricional das mesmas. Porém as penas não podem ser degradadas por proteases comuns, sendo degradadas por enzimas denominadas queratinases. O objetivo deste trabalho foi estudar a produção da enzima queratinase pela cepa Bacillus amyloliquefaciens isolada de uma indústria de processamento de frangos, sendo que esta cepa apresentou eficiência para ser utilizada em processos biotecnológicos. A produção da enzima e o crescimento da cepa foram influenciados pelas condições de cultivo, sendo que as condições ótimas para a produção da enzima foram 40ºC, 150 rpm, 1% de penas, pH 7.5. Os resultados mostraram que a liberação de aminoácidos no caldo de cultura, evidenciada pela cromatografia em camada delgada, permite seu uso em ração animal. A enzima foi parcialmente purificada, sendo inibida por EDTA podendo pertencer assim as metaloproteases. / Abstract: Feathers consisting primarily of keratin, this are generated in huge quantities as a waste by-product in commercial poultry- processing plants, these are rich in aminoacids wich they can be utilizated as a dietary protein supplement for animal feed, however the meal production is an expensive process, requiring significant amounts of energy. Generally, the feathers are steam pressure cooked and chemically treated before use. Therefore, the microbial degradation of feathers represents an alternative technology to improve the nutritional value of feathers as wastes. Therefore in native state, keratin is not degradable by common proteolytic enzymes, its degradation by microorganisms is performed by specific proteases (keratinases). The objective this work was study the production of the enzyme keratinase produced for strain Bacillus amyloliquefaciens isolated of poultry processing plant, this strain showed efficient for application in biotechnological processes. The keratinase production and cell growth were affected by cultivation conditions. The results obtained under optimal conditions were 40ºC, 150 rpm, 1% of feather, pH 7.5. The results showed that the release of amino acids evidenced for the chromatography in thin layer, in the broth of the culture of Bacillus amyloliquefaciens can allow its use in the industries of animal ration (meal feather). The enzyme was partially purified, this was inhibited by EDTA belong the metaloproteases. / Doutor

Orientador: Rosemeire Cristina Linhari Rodrigues Pietro / Banca: Suraia Said / Banca: Luiz Henrique Souza Guimarães / Banca: Tais Maria Bauab / Banca: Edwil Aparecida de Lucca Gattás / Resumo: Enzimas são catalisadores fundamentais para os sistemas biológicos sendo amplamente estudadas e aplicadas em todo o mundo, especialmente na área da saúde. Neste trabalho foi avaliada a aplicação de enzimas quitinolíticas e queratinolíticas em ensaios in vitro contra Pedicullus humanus capitis e na degradação de calos humanos, respectivamente. Foram selecionados os micro-organismos com maior potencial para produção dessas enzimas e determinados os parâmetros de produção, as condições de separação, purificação e caracterização das enzimas. Os micro-organismos com maior potencial para a produção de quitinases e queratinases foram os fungos Metarhizium anisopliae CG374 e Aspergillus oryzae, respectivamente. As maiores produções de quitinases foram obtidas em biorreator a 28°C, pH 7,0, 1,5 vvm e 200 rpm após 120 h. Quando produzida em biorreator hiperbárico sob pressão de 5 bar, apresentou um aumento de 21,3% na produtividade em relação ao biorreator convencional. Para queratinases em biorreator, os parâmetros de produção foram 28°C, pH 6, 200 rpm, 1,5 vvm e 120 h. A produção das quitinases e queratinases em biorreator foi 83 e 154% maior do que em frascos Erlenmeyer, respectivamente. A quitinase foi concentrada 5,12 vezes na purificação apresentando massas molares aproximadas de 24, 28 e 80 kDa. Fração purificada contendo quitinase apresentou estabilidade a 40°C por 60 minutos. A queratinase foi concentrada 4,52 vezes após purificação com massas molares de 40 e 50 kDa apresentando estabilidade térmica a 40°C por 60 min. A avaliação das enzimas quitinolíticas frente a piolhos humanos apontou para uma eficiência 9,1% maior quando comparadas com produtos comerciais. A avaliação da ação de enzimas queratinolíticas na degradação de calos humanos demonstrou resultados significativos quando comparados com produtos disponíveis no mercado... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Enzymes are catalysts for fundamental biological systems is extensively studied and applied worldwide, especially in health. In this study were evaluated the application of enzymes chitinolytic and keratinolytic in tests in vitro against Pedicullus humanus capitis and degradation of human callus, respectively. Were selected microorganisms with the greatest potential for production of these enzymes and determined the production parameters, conditions of separation, purification and characterization of enzymes. The microorganisms with the higher potential for the production of chitinases and keratinases were Metarhizium anisopliae CG374 and Aspergillus oryzae, respectively. The highest yields of chitinases obtained in fermentations in a bioreactor were 28°C, pH 7.0, 1.5 vvm and 200 rpm after 120 h. When produced in the hyperbaric bioreactor at a pressure of 5 bar, an increase of 21.3% in yield over conventional production in a conventional bioreactor was observed. To keratinases in a bioreactor, the production parameters were 28°C, pH 6.0, 200 rpm, and 1.5 vvm after 120h. The production of chitinases and keratinases in bioreactor was 83 and 154% higher than in Erlenmeyer flasks, respectively. The chitinase was 5.12 times concentred on the purification presenting molar weight of approximately 24, 28 and 78 kDa. Fraction containing purified chitinase showed thermal stability of 40°C for 60 min. Keratinase was concentred 4.52 times after purification and presents molar weight of 40 and 50 kDa. The purified fraction was thermal stability at 40°C for 60 min. Evaluation of chitinolytic enzymes against human lice showed an efficiency of 9.1% higher for the enzymatic extract when compared with commercial products. The evaluation of the action of keratinolytic enzyme in the degradation of human callus showed significative results when compared to products on the market less time reaching maximum degradation / Doutor

Resumo: Neste trabalho estudou-se a queratinase produzida por uma cepa de Streptomyces sp LMI-1 isolada de uma fábrica de processamento de aves domésticas. A enzima degradou 87% das penas após 120h de cultivo. Ela foi estimulada por íons Ba+2 e inibida por Ca+2, Mn+2, EDTA e Hg+. O pH ótimo de atividade da enzima foi 8,5 e a temperatura de maior atividade foi 60oC. A enzima é estável por até 2h em 50oC. Na análise do caldo de cultura detectou-se a presença dos aminoácidos serina, metionina, prolina, tirosina e leucina logo após 72h de cultivo. A enzima apresenta potencial para utilização industrial na produção de ração animal. / Abstract: In the present work was studied keratinase produced by Streptomyces sp LMI-1 isolated of an industrial plant of poultry processing when cultived with feathers as a carbon source. The enzyme degraded 87% of feathers after 120 hours. The enzyme was stimulated by Ba+2 and inhibited by Ca+2, Mn+2, EDTA and Hg+. The optimum pH and temperature for the enzyme was 8,5 and 60oC, respectively. The enzyme was stable after 2 hours at 50oC. The culture broth analysis by thin layer chromatogram showed presence of amino acids serine, methionine, proline, tyrosine and leucine after 72 hours of incubation. The enzyme presents potential for industrial use in the production of animal feed preparation. / Orientador: Jonas Contiero / Coorientador: Eleonora Cano Carmona / Banca: José Carlos Marconato / Banca: Eloízio Júlio Ribeiro / Mestre