Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-09-20T17:00:11Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 993925 bytes, checksum: 24e1abcd754bc106900bd8f109f9c21b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-20T17:00:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 993925 bytes, checksum: 24e1abcd754bc106900bd8f109f9c21b (MD5) Previous issue date: 2017-05-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O objetivo deste trabalho foi o isolamento de leveduras para produção de etanol a partir de amido de mandioca industrial, uma variedade adaptável a diversas condições climáticas e, portanto, cultivável em locais onde outros alimentos não poderiam ser produzidos. Para tanto, 62 isolados foram obtidos a partir de inhame, milho, batata inglesa e mandioca industrial e avaliados quanto á sua capacidade de produção de etanol em um meio contendo amido. O isolado N43, obtido de inhame, apresentou maior capacidade de conversão (> 6 g.L -1 de etanol), enquanto o isolado BB4, obtido de batata inglesa, foi o mais produtivo (0,78 g.L -1 .h -1 de etanol), seguido por MB9, obtido de mandioca. Eles foram identificados por sequenciamento do gene 26S como Cândida quercitrusa (N43), Pichia kudriavzevii (BB4) e Hanseniaspora opuntiae (MB9) e avaliados quanto à tolerância a meios contendo etanol. Nesse contexto, a levedura BB4 foi selecionada e utilizada para a definição de condições de processo visando a maiores rendimentos em etanol. Em geral, menores concentrações de amido no meio induziram maior produção de etanol (até 3,4 g.L -1 de etanol em 30 g.L -1 de amido). A modalidade de sacarificação e fermentação separadas (SHF) foi a que gerou maior quantidade de etanol após 96 h de processo, seguida pelo bioprocesso consolidado (CBP) e então sacarificação e fermentação simultâneas (SSF), mostrando a importância das condições de fermentação na produtividade dessa levedura e o potencial da BB4 em produzir enzimas amilolíticas. Os resultados evidenciam o potencial das matérias-primas amiláceas como fontes de leveduras para processos fermentativos, o que pode levar ao desenvolvimento de uma nova estratégia de baixo custo para a produção de biocombustíveis no Brasil. / The objective of this investigation was the yeast’s isolation for production of ethanol from industrial cassava’s starch, which is adapted to several climate conditions and, therefore, possible to cultivate where other kinds of food cannot. To do so, 62 isolates were obtained from yam, corn, England potato and industrial cassava and analyzed by their capacity of ethanol’s production in a medium containing starch. The isolate N43, obtained from yam, presented the highest capacity of conversion, while the isolates BB4 and MB9, obtained from England potato and cassava, respectively, were the most productive. The yeasts in these isolates were identified using a sequence of the gene 26S as Cândida quercitrusa (N43), Pichia kudriavzevii (BB4) and Hanseniaspora opuntiae (MB9) and then evaluated by their tolerance to media containing ethanol. In this sense, the BB4 yeast was selected and used to define the process conditions aiming a higher efficiency on ethanol production. In general, smaller concentrations of starch resulted in better yields. The Separated Hydrolysis & Fermentation (SHF) had the best yield in ethanol after 96 hours of process, followed by the Consolidated Bio-processing (CBP) and the Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF), respectively, showing the importance of the fermentation’s conditions in the yeast productivity and the BB4 potential to produce amylolitic enzymes. The results shows the starchy raw materials’ potential as yeast’s sources to fermentation process. The optimization of the conditions is essential to simplify the ethanol production from this yeast, which can help the developing of a new low cost process to produce biofuel in Brazil.

Marismas são ecossistemas úmidos costeiros de alta produtividade oriunda da decomposição das macrófitas que cobrem estes ambientes. O presente estudo avaliou a diversidade e o potencial biotecnológico das leveduras associadas aos detritos de Scirpus maritimus, Spartina alterniflora e Spartina densiflora numa marisma da Lagoa dos Patos/RS. A decomposição foi analisada aos 7, 14, 40, 100 e 220 dias pelo método de “litter bags”. As contagens variaram entre 2,3 e 6,36 log UFC leveduras.g-1 de detrito, observando-se um crescimento da comunidade até os 40 dias, com um posterior declínio até os 220 dias. S. alterniflora foi a macrófita melhor decomposta: o peso dos detritos reduziu-se em 62% ao final do estudo. As taxas de decomposição foram maiores na fase tardia (100 e 220 dias), mas não estiveram associadas a um aumento da quantidade ou diversidade de leveduras, embora algumas enzimas testadas tenham sido mais ativas neste período. Os 106 isolados de leveduras foram representados por 22 grupos distintos: S. densiflora apresentou a maior riqueza de espécies (n = 15), enquanto as outras macrófitas apresentaram 12 espécies cada uma. Acremonium sp., Aureobasidium pullulans, Bullera pseudoalba, Rhodotorula mucilaginosa, Sporobolomyces ruberrimus e Yarrowia lipolytica foram as principais espécies encontradas. Uma possível nova espécie de Tremella foi isolada. A composição específica variou conforme a macrófita e os tempos de decomposição. A atividade lipolítica foi verificada em todos os isolados. Os índices mais expressivos foram exibidos pelas lipases de Basidiomycota e celulases de A. pullulans, principalmente aos 7 e 14 dias de decomposição. / Salt marshes are coastal wet ecosystems of high productivity originated from the decomposition of macrophytes covering these environments. The present study assessed the diversity and biotechnological potential of yeasts associated with debris of Scirpus maritimus, Spartina alterniflora and Spartina densiflora in a salt marsh of the Patos Lagoon/RS. The decomposition was analyzed at 7, 14, 40, 100 and 220 days through the method of litter bags. Counts ranged between 2.3 and 6.36 log CFU yeasts.g-1 detritus, noticing a growing community until the 40th day, with a subsequent decline at the 220th day. S. alterniflora was the most decomposed macrophyte: the weight was reduced by 62% at the end of the study. The decomposition rates were higher in late stage (100 and 220 days), but they were not associated with an increased yeast counts or diversity, although some enzymes tested were more active during this period. The 106 yeast isolates were represented by 22 different groups: S. densiflora showed the highest species richness (n = 15), while the other macrophytes had 12 species each. Acremonium sp., Aureobasidium pullulans, Bullera pseudoalba, Rhodotorula mucilaginosa, Sporobolomyces ruberrimus and Yarrowia lipolytica were the main species found. A possible new species of Tremella was isolated. Species composition varied according to macrophyte and time of decomposition. The lipase activity was observed in all isolates. Most significant indexes were displayed by lipases from Basidiomycota and cellulases of A. pullulans, especially at 7 and 14 days of decomposition.

Infecções fúngicas causadas por leveduras oportunistas de Candida não – albicans (CNA) têm aumentado drasticamente nas últimas décadas, podendo estar relacionadas com o elevado número de pacientes imunocomprometidos, mais susceptíveis a essas infecções. CNA possuem maior resistência aos antifúngicos tradicionais como o fluconazol (FLZ), fármaco de escolha para o tratamento de infecções por Candida spp. A resistência antifúngica conduz a falhas na terapia clínica podendo levar ao aumento das taxas de morbidade e mortalidade. Associações entre fármacos e substâncias naturais pode ser uma alternativa viável para superar a resistência antifúngica em CNA. Acca sellowiana (O.Berg) Burret, é uma goiabeira pertencente à família Myrtaceae, possuindo diversas atividades biológicas comprovadas. Assim, o objetivo deste estudo foi determinar a atividade antifúngica de frações ativas obtidas a partir do extrato aquoso liofilizado de folhas de A. sellowiana frente a isolados resistentes de CNA. Como resultado, isolados de Candida glabrata foram os mais susceptíveis as frações ativas quando comparados aos demais isolados. As frações ativas F1, F2 e F3 apresentaram melhor atividade antifúngica comparadas às demais, sendo a fração ativa F2, a mais eficaz. Foi demonstrado efeito sinérgico em 80% dos isolados de C. glabrata entre a combinação de FLZ e a fração ativa F2. Na determinação de compostos fenólicos foi identificada a presença de catequina nas frações ativas. A análise dos espectros no UV dos demais picos cromatográficos encontrados nessas frações indica a presença de flavonoides e compostos fenólicos, correlacionando a possível atividade antifúngica dessas frações com a combinação dessas substâncias. O ensaio do sorbitol indicou que a ação da fração ativa F2 ocorre na parede celular das leveduras, corroborando com o dano estrutural observado através de microscopia eletrônica de varredura (MEV). / Fungal infections caused by opportunistic yeast non - albicans Candida (NAC) have dramatically increased in recent decades and could be related to the high number of immunocompromised patients. NAC have greater resistance to traditional antifungal agents such as fluconazole (FLZ), the drug of choice for the treatment of infections caused by Candida spp. The antifungal resistance leads to failures in clinical therapy and may cause an increase in morbidity and mortality rates. Associations between drugs and natural substances can be a feasible alternative to overcome antifungal resistance in NAC. Acca sellowiana (O.Berg) Burret is a guava tree belonging to the Myrtaceae and has several proven biological activities. Thus, the aim of this study was to evaluate the antifungal activity of fractions obtained from the freeze-dried aqueous extract of leaves of A. sellowiana against resistant isolates of NAC. As a result, Candida glabrata isolates were the most susceptible to active fractions when compared to the others isolates. The F1, F2 and F3 active fractions showed the better antifungal activity and the F2 active fraction was the most effective. Synergistic effect of FLZ with F2 active fraction was demonstrated in 80% of C. glabrata isolates. The UV spectra analysis of the chromatographic peaks found in these other fractions indicate the presence of flavonoids and phenolic compounds, correlating the antifungal activity of these fractions with the combination of these substances. The sorbitol test indicates that the action of F2 active fraction possibly occurs in the cell wall of yeasts, confirming structural damage observed by scanning electron microscopy (SEM).

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2015-05-19T04:08:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015Bitstream added on 2015-05-26T04:09:03Z : No. of bitstreams: 1 333244.pdf: 3747842 bytes, checksum: 4922fd5de82242970f90b2068161efd8 (MD5) / Neste trabalho utilizou-se a levedura Spathaspora roraimanensis como catalisador na biotransformação da (4S)-carvona (32) e a levedura Saccharomyces cerevisiae (fermento de pão comercial (FP)) e partes inteiras de vegetais na redução dos derivados do benzaldeído (5a,b,d-g) e da acetofenona (30a,e-g,j,k). Na biotransformação de 32 em meio aquoso com levedura S. roraimanensis os melhores resultados foram sob agitação orbital; pH=6,5; 25ºC; 9,4 ?mol de 32; 180 mg de levedura e volume reacional de 3 mL. A redução de 5a,b,d-g e 30a,e-g,j,k foi efetuada com borohidreto de sódio para preparar os alcoóis 22a,b,d-g e 23a,e-g,j,k. Na reação de 5a,b,d-g com FP em sistema bifásico (SB), obteve-se 22a,b,d-g (conversão de 100%) em 2h. Na biotransformação de 30a,e-g,j,k, obteve-se 23a,e-g,j,k com conversões entre 11 e 88% em 48h, usando SB. Foram obtidos os S-álcoois 23a,e-g,k com e.e.>99%, e apenas 23j como mistura racêmica. Utilizando cenoura na biotransformação de 5a em meio aquoso, obteve-se 22a com conversão de 93%, sob agitação orbital, 30ºC e 4h de reação. Neste sistema na redução de 5d,d-g, obteve-se 22b,d-g com conversões entre 82 e 98%. Na biotransformação de 30a com cenoura, a conversão em (S)-1-feniletanol (23a) foi de 70% com e.e.>99% em 24h. Todas as reações foram realizadas em condições brandas, e em geral com bons resultados de conversão e seletividade dos produtos.<br> / In this study, yeast Spathaspora roraimanensis was used as catalyst on biotransformation of (4S)-carvone (32). Saccharomyces cerevisiae (commercial baker's yeast (BY)), and whole parts of plants were used to reduce benzaldehyde (5a,b,d-g) and acetophenone (30a,e-g,j,k) derivatives. On biotransformation of 32 in aqueous medium with S. roraimanensis yeast, the best results were in orbital shaking; pH=6.5; 25ºC; 9.4 umol of 32, 180 mg yeast and reaction volume of 3 mL. The reduction of 5a,b,d-g and 30a,e-g,j,k was realized with sodium borohydride to obtain the alcohols 22a,b,d-g and 23a,e-g,j,k. In the reaction of 5a,b,d-g with BY in biphasic system (BS),22a,b,d-g were obtained in conversion degree of 100% in 2h. On biotransformation of 30a,e-g,j,k, 23a,e-g,j,k were obtained in conversion between 11 and 88% in 48h, using BS. Were obtained the S-alcohols 23a,e-g,k,with e.e.>99%, and only 23j as a racemic mixture. Using carrot root on biotransformation of 5a in aqueous system, 22a was obtained in 93% conversion, under orbital shaking, 30ºC and 4h. Using the same system on reduction of 5d,d-g, the conversion of 22b,d-g were between 82 and 98%. In the biotransformation of 30a with carrot root, the conversion to (S)-1-phenylethanol (23a) was 70% with e.e.>99% in 24 h reaction. All reactions were carried under mild conditions, with good conversion and selectivity of products.

O vinho é a bebida obtida por meio da fermentação alcoólica do mosto simples de uva sã, fresca e madura. Durante o processo fermentativo, realizado por leveduras Saccharomyces cerevisiae, ocorre uma sucessão de microrganismos. Espécies pertencentes aos gêneros Brettanomyces e Dekkera permanecem no produto final podendo influenciar de forma negativa ao produzirem compostos fenólicos voláteis. Estas leveduras apresentam como uma de suas características a lenta taxa de crescimento. Com isto, este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de meio de cultivo para isolamento e detecção destas leveduras e de metodologia molecular para detecção independente de cultivo. O meio de cultivo desenvolvido permitiu o isolamento e também a diferenciação de leveduras dos gêneros Brettanomyces e Dekkera das demais leveduras comumente encontradas em vinho. Uma metodologia molecular, baseada em PCR convencional, foi desenvolvida para a detecção dos gêneros em vinhos. Inicialmente foram construídos dois pares de oligonucleotídeos. Um par universal para leveduras e outro específico para D. bruxellensis. O primeiro par apresentou ampla aplicabilidade na avaliação da efetividade de diferentes processos de extração de DNA e na detecção de compostos inibidores presentes em amostras de vinho. A utilização de ambos os pares permitiu o desenvolvimento de um protocolo de extração e amplificação de DNA diretamente de amostras de vinho, facilitando a identificação de leveduras D. bruxellensis e permitindo a tomada de decisão em tempo hábil de evitar perdas econômicas. / The wine is a beverage obtained by alcoholic fermentation of simple must of healthy, fresh and mature grape. During the fermentation process, carried out by Saccharomyces cerevisiae yeasts, these is a succession of microorganisms. Species belonging to the genera Brettanomyces and Dekkera remain in the final product can influence negatively by producing volatile phenolic compounds. These yeasts present as one the features of the slow rate of growth. This work aimed at the development of culture media for isolation and detection of these strains and molecular methods for detection of independent culture. The medium developed also allowed the isolation and differentiation of yeasts of the genera Brettanomyces and Dekkera yeasts from other commonly found in wine. A molecular approach, based on conventional PCR, was developed for the detection of genera in wines. Initially we constructed two sets of primers. A universal pair for yeast and other specific for D. bruxellensis. The first pair showed a broad applicability in evaluating the effectiveness of various procedures for DNA extraction and detection of inhibitory compounds present in wine samples. The use of both pairs allowed development of a protocol for extracting and amplifying DNA directly from wine samples, facilitating the identification of yeasts D. bruxellensis and allowing the decision-making in a timely manner to avoid economic losses.

A água é um recurso essencial a todas as formas de vida, e a forma como é explorada se reflete nos âmbitos sociais, econômicos e ambientais. A urbanização em torno de bacias hidrográficas é responsável por diversas alterações de serviços ecossistêmicos importantes. O Arroio Dilúvio, em Porto Alegre, é um importante afluente do Lago Guaíba, que por sua vez é a principal fonte hídrica de abastecimento da cidade. Ao longo da história o Arroio sofreu diversas modificações, além de intensa contaminação através da deposição de esgoto. O estudo da microbiota deste ambiente permite maior elucidação do efeito de contaminantes sobre a diversidade e manifestação de diferentes fenótipos. Leveduras são fungos unicelulares amplamente difundidos no ambiente, e estudos sugerem que há uma correlação positiva entre leveduras e ambientes aquáticos poluídos. Assim, o objetivo deste trabalho foi analisar a diversidade e a resistência à antifúngicos de leveduras isoladas de amostras de água coletadas ao longo do Arroio Dilúvio em Porto Alegre. Isolados de leveduras provenientes do Arroio Dilúvio foram submetidos a testes de suscetibilidade frente a antifúngicos através dos métodos de disco-difusão em ágar e ensaio de concentração inibitória mínima. Para a realização das técnicas moleculares, foi extraído o DNA genômico dos isolados para amplificação da região ITS1-5.8S-IT2 do rDNA utilizando os oligonucleotídeos iniciadores ITS1 e ITS4. A região ITS foi submetida a técnica de PCR-RFLP utilizando as endonucleases HinfI, HaeIII e CfoI e o perfil de restrição permitiu a construção de um dendrograma. Os ensaios de suscetibilidade mostraram alta prevalência de resistência a antifúngicos da classe dos azóis. Dezesseis isolados exibiram resistência a anfotericina B, dos quais 14 foram submetidos ao sequenciamento da região ITS. A análise das sequências permitiu a identificação de leveduras do gênero Candida, incluindo as espécies potencialmente patogênicas C. glabrata, C. parapsilosis e C. tropicalis, e do gênero Debaryomyces. A resistência a antifúngicos em leveduras do Arroio Dilúvio, reforça a importância de estudos da microbiota ambiental e indica que a degradação do ambiente influencia no fenótipo exibido. / Water is an essential resource to all forms of life, and the way it is exploited is reflected in the social, economic and environmental spheres. Urbanization around watershed is responsible for several important ecosystem service changes. In Porto Alegre, Arroio Dilúvio is an important component of Lake Guaiba, which in turn is the main water source of the city. Throughout history, Arroio Dilúvio underwent several changes, and it suffers with intense contamination by the deposition of sewage. The study of the environment's microbiota enables further elucidation of the effect of contaminants on diversity and expression of phenotypes. Yeasts are unicellular fungi widespread in the environment, and studies suggest that there is a positive correlation between yeast and polluted aquatic environments. The aim of this study was to analyze the diversity and resistance to antifungals of yeasts isolated from water samples collected along the Arroio Dilúvio in Porto Alegre. Yeast isolates from the Arroio Dilúvio were subjected to susceptibility testing against antifungals through the agar disk diffusion method and the minimum inhibitory concentration test. For the molecular techniques, the genomic DNA of the isolates was extracted with further amplification of ITS1-5.8S-IT2 using primers ITS1 and ITS4. The ITS region was subjected to PCR-RFLP using the restriction enzymes HinfI, HaeIII and CfoI and the restriction profile allowed the construction of a dendrogram. Susceptibility tests showed high prevalence of resistance to azole antifungals. Sixteen isolates exhibited resistance to amphotericin B, of which 14 were subjected to sequencing of the ITS region. The sequence analysis allowed the identification of Candida species, including the potentially pathogenic species C. glabrata, C. parapsilosis and C. tropicalis, and Debaryomyces genus. The manifestation of resistance to antifungals in yeasts isolated from Arroio Dilúvio reinforces the importance of studies of environmental microbiota and indicates that environmental degradation influences the phenotype displayed.

Resíduos lignocelulósicos agroindustriais são fontes abundantes e de baixo custo para produção biotecnológica de compostos de alto valor agregado, como xilitol e etanol. O presente trabalho teve como objetivo ampliar os conhecimentos sobre a produção biotecnológica de etanol e xilitol mediante o cultivo de Candida guilliermondii e Spathaspora arborariae sobre hidrolisado de casca de soja (HCS). S. arborariae foi cultivada em biorreatores submersos sobre meio sintético e HCS, em condições anaeróbias (150 rpm) e microaerófilas (180 rpm e 0,33 vvm). Em meio sintético a cepa apresentou maior produtividade em etanol (0,22 g L-1 h-1) sob microaerofilia. Porém, quando cultivada sobre HCS o metabolismo foi altamente afetado. Verificou-se que a adição de cloreto de alumínio ao meio sintético não afetou a produção de biomassa e viabilidade celular. No entanto, há inibição celular com o aumento da pressão osmótica dos meios, sendo a sua tolerância máxima de 1390 mOsm kg-1. Em relação a C. guilliermondii, foi realizado o planejamento Plackett-Burman para determinar o efeito da suplementação do HCS sobre a produção de etanol. A suplementação do hidrolisado não se mostrou necessária. Um segundo planejamento experimental foi realizado para otimizar as condições de fermentação de temperatura, pH e concentração de inóculo. O ponto máximo de resposta foi em 28 °C, pH 5,0 e 109 UFC mL-1, respectivamente. Após foram realizados cultivos sobre HCS ácido-enzimático nas condições otimizadas, resultando em alta produtividade em etanol (1,4 g L- 1 h-1) com rendimento de 0,41 g g-1, representando 80,4 % de eficiência quando comparado com o rendimento teórico. / Lignocellulosic agro-industrial residues are abundant supplies of carbohydrates and a low cost substrate for the biotechnological production of compounds of high added value such as xylitol and ethanol. This study aimed at the investigation on the biotechnological production of ethanol and xylitol by cultivation of Candida guilliermondii and Spathaspora arborariae in soybean hull hydrolyzate (SHH). S. arborariae was cultivated in submerged bioreactors on SHH and semi-synthetic medium under anaerobiosis (150 rpm) and microaerobiosis conditions (0.33 vvm and 180 rpm). On semi-synthetic medium, the strain showed higher ethanol productivity (0.22 g L-1 h-1) under microaerobiosis. However, when grown on hydrolyzate metabolism was highly affected. It was found that concentrations up to 300 mg L-1 of aluminum chloride in semi-synthetic medium did not affect biomass production and cell viability. But increasing the osmotic pressure of the medium caused cellular inhibition, with maximum yeast tolerance of 1390 mOsm kg-1. Plackett-Burman design was performed to determine the effect of supplementation on the production of ethanol by C. guilliermondii on SHH. It was found that supplementation was not necessary. A second experimental design was carried out to optimize the fermentation conditions of temperature, pH and inoculum size. The best conditions were 28 °C, pH 5.0 and 109 CFU mL-1, respectively. Finally, cultivations in acid-enzymatic SHH under the optimized conditions were run, resulting in high volumetric productivity (1.4 L g-1 h-1), with ethanol yield of 0.41 g g-1, representing 80.4 % efficiency compared with the theoretical yield.

Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. Núcleo de Pesquisas em Ciências Biológicas, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2015-10-14T19:39:08Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_Isolamento CaracterizaçãoLeveduras.pdf: 2901856 bytes, checksum: d1f5aa633bd34cdce02e904c1e878faf (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-10-26T14:40:30Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_Isolamento CaracterizaçãoLeveduras.pdf: 2901856 bytes, checksum: d1f5aa633bd34cdce02e904c1e878faf (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-26T14:40:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTAÇÃO_Isolamento CaracterizaçãoLeveduras.pdf: 2901856 bytes, checksum: d1f5aa633bd34cdce02e904c1e878faf (MD5) Previous issue date: 2014 / O processo de oxidação biológica do manganês (Mn) já é conhecido para bactérias e fungos, entretanto, ainda não é conhecida a participação de leveduras neste processo. Para investigar esta hipótese, o objetivo geral desse trabalho foi isolar leveduras e avaliar capacidade de oxidar o Mn(II). Inicialmente oito leveduras foram isoladas a partir de água de mina brasileira e cultivadas em meio YPD contendo de 1 a 54mM de Mn(II). Foi observado crescimento de leveduras em até 32mM deste íon. Também observou-se alteração na morfologia da colônia, escurecimento do meio de cultura e/ou escurecimento das colônias, sugerindo a capacidade de oxidar o Mn(II). Posteriormente os isolados foram caracterizados pelo perfil de assimilação de fontes de carbono (Auxanograma), os quais mostraram que dentre as oito leveduras isoladas, três eram Candida guilliermondii e cinco Rhodotorula mucilaginosa. Para confirmar a identificação das espécies, foi utilizada a estratégia de sequenciamento e análise filogenética da região ITS1–5.8S-ITS2. Os resultados confirmaram a identificação dos isolados de R. mucilaginosa, enquanto que os três isolados previamente identificadas como C. guilliermondii foram reclassificados em Meyerozyma gulliermondii (teleomorfo de C. guilliermondii) e Meyerozyma caribbica (teleomorfo de Candida fermentati). A seguir, foram realizados ensaios para avaliar a capacidade dos isolados de remover o íon Mn(II). Para isso foi utilizado meio YPD contendo 0,91mM do íon Mn(II), sendo avaliados durante sete dias: o crescimento das leveduras, pH e o decaimento do Mn (II), medido por espectrometria de emissão atômica com fonte plasma. M. guilliermondii e M. caribbica foram capazes de remover 100% do Mn(II) presente no meio de cultivo, enquanto R. mucilanigonosa removeu 10%. Não foi observado aumento do pH durante os ensaios, sugerindo que a remoção do Mn(II) foi biológica. A seguir, os ensaios foram reproduzidos nas mesmas condições e as leveduras, submetidas a microscopia eletrônica de varredura acoplada a microanálise de EDS. Os dados sugerem alteração na textura das células e o revestimento da parede celular com Mn para os isolados M. guilliermondii e M. caribbica. Também foram analisadas colônias mantidas em placas contendo 32mM de Mn(II) evidenciando que as leveduras foram capazes de oxidar e adsorver o Mn que estava no meio de cultura. Tomados em conjunto, os dados obtidos neste trabalho permitem concluir que M. guilliermondii e M. caribbica possuem um importante papel no ciclo biogeoquímico do manganês. _________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: The biological process of Mn oxidation has been known for bacteria and fungi, however, it isn’t known the participation of yeasts in this process. To investigate this hypothesis, the aim of this study was to isolate yeasts and assess the ability of Mn(II) oxidation. Initially, eight yeasts were isolated from a Brazilian mine water and cultured on YPD medium containing 1 to 54mm of Mn(II). It was observed that the yeasts grew up to 32mM of this ion. It was also observed browning of the medium and/or darkening of the colony, suggesting the ability to catalyze the oxidation of Mn(II) ion, in addition to change in colony morphology. Among the isolates, three were identified as Candida guilliermondii and five as Rhodotorula mucilaginosa by using the assimilation of carbon sources (Auxanogram) profile. This identification was confirmed by sequencing and phylogenetic analysis of the ITS1-5.8S-ITS2 region. The results confirmed the identification of R. mucilaginosa isolates, while three isolates previously identified as C. guilliermondii have been reclassified as Meyerozyma gulliermondii (teleomorph of C. guilliermondii) and Meyerozyma caribbica (teleomorph of Candida fermentati). Smallscale batch experiments with YPD medium containing 0,91mM of Mn(II) in a one weeklong period was performed to evaluate Mn(II) removal ability by the isolates. During this time, isolates growth and pH were monitored and decay of Mn(II) were measured by atomic emission spectrometry with plasma source. M. guilliermondii and M. caribbica were able to remove 100% of Mn(II) of the medium, whereas R. mucilanigonosa removed 10%. We not observed an increase in pH medium during the assay, suggesting the occurrence of biological Mn(II) removal. Furthermore, the isolates grew up on YPD medium with and without Mn(II) ion were analyzed by scanning electron microscopy coupled with EDS microanalysis. The data suggest abnormal cells texture and the cell wall coating with Mn in M. guilliermondii and M. caribbica isolates. Colonies maintained on plates containing 32mM of Mn(II) have also been analyzed, showing that the yeasts were able to oxidize and adsorb the Mn of the medium. The results obtained in this study allow us to conclude that M. guilliermondii and M. caribbica play an important role in the biogeochemical cycling of manganese.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T20:58:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 313694.pdf: 1328726 bytes, checksum: 013235fcb818e93983b11ad69f603805 (MD5) / A producao de alcool combustivel tem adquirido importancia nos ultimos anos devido ao futuro esgotamento das reservas de combustiveis fosseis, ao impacto ambiental pela emissao de poluentes que estes combustiveis apresentam, alem da necessidade de uma fonte de energia renovavel. Uma atrativa fonte de materia prima para a obtencao de etanol e a biomassa lignocelulosica, composta de lignina, celulose e hemicelulose. No caso do Brasil o bagaco da cana de acucar constitui uma interessante fonte de celulose e hemicelulose, polimeros que podem ser utilizados nos processos fermentativos para a producao de alcool combustivel. Embora a levedura industrial Saccharomyces cerevisiae fermente eficientemente hexoses, essa levedura e incapaz de fermentar com eficiencia pentoses como a xilose (presente nos hidrolisados de hemicelulose) ou o dissacarideo celobiose (presente nos hidrolisados de celulose). Desta forma, no presente trabalho analisamos a fermentacao de xilose e celobiose por varias leveduras de madeira em decomposicao isoladas da biodiversidade Brasileira. Nossos resultados mostraram varios padroes de fermentacao de xilose e glicose pelas leveduras, sendo que linhagens do clado Spathaspora, particularmente S. passalidarum, fermentam eficientemente a xilose. A analise das enzimas envolvidas na fermentacao de xilose (xilose redutase, xilitol desidrogenase e xiluloquinase) revelou que S. passalidarum nao so possui alta atividade destas enzimas, mas sua xilose redutase apresentou atividade nao so com NADPH, mas tambem com o cofator NADH. A analise de outra especie fermentadora de xilose, S. arborariae, revelou a presenca de um sistema de cotransporte H+-xilose de baixa afinidade e alta capacidade. Uma nova especie de levedura, Candida queroiziae, mostrou-se tambem boa fermentadora de celobiose gracas a um sistema de cotransporte H+-celobiose de alta afinidade, e uma enzima B-glicosidase intracelular. As leveduras fermentadoras de xilose e celobiose caracterizadas no presente trabalho poderao ser uma interessante fonte de novas enzimas e/ou transportadores (e seus respectivos genes), com caracteristicas mais apropriadas para a metabolizacao destes acucares, que poderao ser expressos nas leveduras industriais visando a otimizacao da producao de bioetanol.<br> / Abstract : The production of fuel alcohol has become important in recent years due to the future depletion of fossil fuels stocks, the environmental impact of pollutant emissions that these fuels have, besides the necessity for a renewable energy source. An attractive source of raw material for ethanol production is the lignocellulosic biomass, composed of lignin, cellulose and hemicellulose. In the case of Brazil the sugarcane bagasse is an interesting source of cellulose and hemicellulose, polymers that can be used in the fermentative process for fuel alcohol production. Although the industrial yeast Saccharomyces cerevisiae efficiently ferments hexoses, this yeast is unable to efficiently ferment pentoses such as xylose (present in hemicellulose hydrolysates) or the disaccharide cellobiose (present in cellulose hydrolysates). Thus, in this work we analyzed the fermentation of xylose and cellobiose by several yeasts of rotten wood isolated from the Brazilian biodiversity. Our results showed several patterns of xylose and glucose fermentation by the yeasts, and strains from the Spathaspora clade, particularly S. passalidarum, ferment xylose efficiently. Analysis of the enzymes involved in xylose fermentation (xylose reductase, xylitol dehidrogenase and xylulokinase) revealed that S. passalidarum had not only high activity of these enzymes, but its xylose reductase has significant activity not only with NADPH, but also with the NADH cofactor. Analysis of another xylose fermenting yeast, S. arborariae, revealed the presence of a H+-xylose cotransport system with low affinity and high capacity. A new species of yeast, Candida queiroziae, also showed to be good cellobiose fermenting thanks to a high affinity H+-cellobiose cotransport system, and an intracellular â-glucosidase enzyme. The xylose and cellobiose fermenting yeasts characterized in this work may constitute an interesting source of enzymes and/or transporters (and their corresponding genes), with more appropriate characteristics for the metabolism of these sugars, that may the expressed in industrial yeasts aimed at optimizing bioethanol production.

Leveduras do gênero Dekkera/Brettanomyces causam sérios problemas ao vinho, afetando as propriedades sensoriais do produto final. O objetivo deste trabalho foi investigar a capacidade de duas linhagens de Saccharomyces cerevisiae em inibir a atividade de Brettanomyces custersianus na vinificação em tinto e durante a fase inicial de envelhecimento, assim como investigar a capacidade deste microrganismo (Br. custersianus) em inibir a atividade metabólica de Sacch. cerevisiae. Foram realizadas vinificações com 4 inoculações diferentes. O tratamento 1 (T1) foi inoculado com a linhagem neutra Sacch. cerevisiae EMBRAPA 1vvt/97, T2-Sacch. cerevisiae EMBRAPA 91B/84 killer, T3-EMBRAPA 1vvt/97 e Br. custersianus, T4-EMBRAPA 91B/84 killer e Br. custersianus e T5-Br. custersianus. Também foram realizados, testes de velocidade fermentação, inibição ou estímulo do metabolismo e tolerância ao SO2. Durante a fase tumultuosa realizaram-se análises de açúcares redutores totais e etanol. Observou-se que durante todo o período da fermentação, o consumo de substrato de T1 e T2 foi mais rápido, do que em T3 e T4. A velocidade de fermentação da Br. custersianus (T5) foi muito inferior às demais linhagens. Mesmo com uma velocidade de crescimento baixa, a linhagem contaminante quando inoculada juntamente com Sacch. cerevisiae retarda a fermentação tumultuosa, podendo comprometer o processo de vinificação. Br. custersianus (T5) não teve sua atividade metabólica afetada na presença de 125 mg/L de SO2, logo conclui-se que as concentrações normalmente utilizadas no processo de vinificação, 30 a 70 mg/L, não seriam suficientes para impedir sua atividade. / Dekkera/Brettanomyces yeasts cause serious problems to the wine, affecting the sensorial properties of the final product. The objective of this work was to investigate the capacity of two strains of Saccharomyces cerevisiae in inhibiting the activity of Brettanomyces custersianus in the vinification in red wine and during the early stage of aging of the wine, as well as to investigate the ability of this microorganism (Br. custersianus) to inhibit metabolic activity of Saccharomyces cerevisiae. Vinifications were performed with 4 different inoculations. Treatment 1 (T1) was inoculated with the neutral strain Sacch. cerevisiae EMBRAPA 1vvt/97, T2-killer Sacch. cerevisiae EMBRAPA 91B/84, T3-EMBRAPA 1vvt/97 and Br. custersianus, T4-EMBRAPA 91B/84 and Br. custersianus and T5-Br. custersianus. There were also carried out tests of speed fermentation, inhibition or stimulation of metabolism and tolerance to SO2. During the tumultuous phase analysis was performed of total reducing sugars and ethanol. It was observed that throughout the period of fermentation, the substrate consumption in T1 and T2 was faster than in T3 and T4. The speed of fermentation of Br custersianus (T5) was much lower than the other strains. Even with a low rate of growth, the strain contaminant when inoculated with Saccharomyces cerevisiae. delays the tumultuous fermentation, being able to compromise the vinification process. Br. custersianus (T5) did not have its metabolic activity affected in the presence of 125 mg/L of SO2, then it was concluded that the concentrations normally used in the vinification process, 30 to 70 mg/L, would not be enough to prevent their activity.