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Influência da complexação com ciclodextrinas sobre a degradação fotolítica do pizotifeno em solução aquosa / Influence of cyclodextrin complexation over the photolytic degradation of pizotifeno in aqueous solution

Lopes Junior, José Arthur Peres 21 February 2011 (has links)
As ciclodextrinas são oligossacarídeos descobertos há mais de cem anos e utilizados para modificação de propriedades físico-químicas de moléculas, aplicadas especialmente para aumentar/modificar sua solubilidade através da formação de complexos de inclusão tipo hóspede-hospedeiro entre sua cavidade apolar e grupamentos afins das moléculas hóspedes. O sucesso na obtenção dos complexos de inclusão depende muito do método empregado e é necessário conhecer as opções disponíveis para selecionar a melhor relação entre eficiência e rendimento. Dentre as técnicas utilizadas para a obtenção destes complexos as mais destacadas são a coprecipitação, coevaporação, neutralização, liofilização, spray-drying, malaxagem, moagem e fluidos supercríticos. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a influência da complexação do pizotifeno (PZT) com ciclodextrinas (CDs) sobre a sua fotodegradação em solução aquosa. Para isso foram utilizados diferentes tipos de CDs (α, β e γ ). Adicionalmente, um método analítico indicador de estabilidade por cromatografia líquida de alta eficiência foi desenvolvido e validado. Este método cromatográfico foi avaliado quanto a sua seletividade, linearidade, precisão intermediária, exatidão, estimativas de limites inferiores de quantificação e detecção, robustez e saturação dos filtros. A coluna cromatográfica utilizada foi uma Wakosil II 5C18 RS, 250mm x 4,6mm (5µm). A fase móvel (FM) utilizada consistiu numa mistura de solução aquosa de (NaH2PO4 + Pic B8) 2 mmol/l:acetonitrila:trietilamina (600:400:2, v/v) com pH aparente de 3,00±0,05. A vazão de trabalho utilizada foi de 1,5 ml/min e a temperatura da coluna foi mantida a 30°C. O método avaliado mostrou-se capaz de separar o PZT de seus principais produtos de degradação, preciso, exato, satisfatoriamente linear (r2>0,99, intercepto-y próximo de zero), robusto quanto ao pH, composição e vazão da FM e a condição de filtração ideal foi através de filtros de PVDF hidrofílico. A mudança na fotoestabilidade do pizotifeno puro e complexado com α, β e γ ciclodextrinas em solução aquosa foi avaliada em câmara de fotoestabilidade sob luz branca e UV por doze dias em frascos de vidro lacrados. Os complexos de inclusão conferiram ao fármaco uma velocidade de degradação no mínimo 19% menor em relação ao PZT puro e uma proteção relativa de até 1,61. A magnitude da fotoproteção foi maior para o complexo formado com β-ciclodextrina independentemente do tipo de radiação. / Cyclodextrins (CDs) are oligosaccharides discovered over one hundred years ago and used to change physicochemical properties of molecules, acting especially over its aqueous solubility through the formation of guest-host type inclusion complexes between its apolar cavity and similar structures in the guest molecule. Among the techniques employed to obtain these inclusion complexes the most commonly used are coprecipitation, coevaporation, neutralization, freeze-drying, spray-drying, kneading, grinding and precipitation from supercritical fluids. The objective of the present work was to evaluate the influence of the complexation of pizotifen (PZT) with various CDs (α, β and γ) over its photostability in aqueous solution. Also, a stability indicating high performance chromatographic method was developed and fully validated regarding its selectivity, linearity, intermediate precision, accuracy, lower limits of detection and quantification, robustness and filter saturation. The column used was a Wakosil II 5C18 RS with (250 x 4,6) mm, 5 µm particle size and kept at 30°C. The mobile phase (MP) used consisted of a mixture of a saline aqueous solution (NaH2PO4 + Sodium Octanesulfonate) 2 mmol/l:acetonitrile:tryethylamine (600:400:2 v/v) with its apparent pH adjusted to 3 and with a flow rate of 1,5 ml/min. The method was selective regarding PZT peak even among its degradation products and also precise, exact, linear (r2>0,99 and y-intercept close to zero), robust regarding MP\'s pH, composition and flow rate and the best filtration condition was with hydrophilic PVDF. Photostability changes in pure and complexed PZT in aqueous solution inside sealed glass vials were assessed for 12 days under both white and UV light in a photostability chamber regarding PZT\'s observed degradation rate, half-life and relative protection. Inclusion complexation significantly reduced PZT\'s degradation constant at least 20%, with equivalent increase in its half-life and a maximum relative protection of 1,61. The most significant protection was observed in the β-CD complex solution for both types of irradiation.
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Influência da complexação com ciclodextrinas sobre a degradação fotolítica do pizotifeno em solução aquosa / Influence of cyclodextrin complexation over the photolytic degradation of pizotifeno in aqueous solution

José Arthur Peres Lopes Junior 21 February 2011 (has links)
As ciclodextrinas são oligossacarídeos descobertos há mais de cem anos e utilizados para modificação de propriedades físico-químicas de moléculas, aplicadas especialmente para aumentar/modificar sua solubilidade através da formação de complexos de inclusão tipo hóspede-hospedeiro entre sua cavidade apolar e grupamentos afins das moléculas hóspedes. O sucesso na obtenção dos complexos de inclusão depende muito do método empregado e é necessário conhecer as opções disponíveis para selecionar a melhor relação entre eficiência e rendimento. Dentre as técnicas utilizadas para a obtenção destes complexos as mais destacadas são a coprecipitação, coevaporação, neutralização, liofilização, spray-drying, malaxagem, moagem e fluidos supercríticos. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a influência da complexação do pizotifeno (PZT) com ciclodextrinas (CDs) sobre a sua fotodegradação em solução aquosa. Para isso foram utilizados diferentes tipos de CDs (α, β e γ ). Adicionalmente, um método analítico indicador de estabilidade por cromatografia líquida de alta eficiência foi desenvolvido e validado. Este método cromatográfico foi avaliado quanto a sua seletividade, linearidade, precisão intermediária, exatidão, estimativas de limites inferiores de quantificação e detecção, robustez e saturação dos filtros. A coluna cromatográfica utilizada foi uma Wakosil II 5C18 RS, 250mm x 4,6mm (5µm). A fase móvel (FM) utilizada consistiu numa mistura de solução aquosa de (NaH2PO4 + Pic B8) 2 mmol/l:acetonitrila:trietilamina (600:400:2, v/v) com pH aparente de 3,00±0,05. A vazão de trabalho utilizada foi de 1,5 ml/min e a temperatura da coluna foi mantida a 30°C. O método avaliado mostrou-se capaz de separar o PZT de seus principais produtos de degradação, preciso, exato, satisfatoriamente linear (r2>0,99, intercepto-y próximo de zero), robusto quanto ao pH, composição e vazão da FM e a condição de filtração ideal foi através de filtros de PVDF hidrofílico. A mudança na fotoestabilidade do pizotifeno puro e complexado com α, β e γ ciclodextrinas em solução aquosa foi avaliada em câmara de fotoestabilidade sob luz branca e UV por doze dias em frascos de vidro lacrados. Os complexos de inclusão conferiram ao fármaco uma velocidade de degradação no mínimo 19% menor em relação ao PZT puro e uma proteção relativa de até 1,61. A magnitude da fotoproteção foi maior para o complexo formado com β-ciclodextrina independentemente do tipo de radiação. / Cyclodextrins (CDs) are oligosaccharides discovered over one hundred years ago and used to change physicochemical properties of molecules, acting especially over its aqueous solubility through the formation of guest-host type inclusion complexes between its apolar cavity and similar structures in the guest molecule. Among the techniques employed to obtain these inclusion complexes the most commonly used are coprecipitation, coevaporation, neutralization, freeze-drying, spray-drying, kneading, grinding and precipitation from supercritical fluids. The objective of the present work was to evaluate the influence of the complexation of pizotifen (PZT) with various CDs (α, β and γ) over its photostability in aqueous solution. Also, a stability indicating high performance chromatographic method was developed and fully validated regarding its selectivity, linearity, intermediate precision, accuracy, lower limits of detection and quantification, robustness and filter saturation. The column used was a Wakosil II 5C18 RS with (250 x 4,6) mm, 5 µm particle size and kept at 30°C. The mobile phase (MP) used consisted of a mixture of a saline aqueous solution (NaH2PO4 + Sodium Octanesulfonate) 2 mmol/l:acetonitrile:tryethylamine (600:400:2 v/v) with its apparent pH adjusted to 3 and with a flow rate of 1,5 ml/min. The method was selective regarding PZT peak even among its degradation products and also precise, exact, linear (r2>0,99 and y-intercept close to zero), robust regarding MP\'s pH, composition and flow rate and the best filtration condition was with hydrophilic PVDF. Photostability changes in pure and complexed PZT in aqueous solution inside sealed glass vials were assessed for 12 days under both white and UV light in a photostability chamber regarding PZT\'s observed degradation rate, half-life and relative protection. Inclusion complexation significantly reduced PZT\'s degradation constant at least 20%, with equivalent increase in its half-life and a maximum relative protection of 1,61. The most significant protection was observed in the β-CD complex solution for both types of irradiation.
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Influência do consumo de farinha de yacon na glicemia, perfil lipídico, composição corporal e consumo alimentar com mulheres com diabetes tipo 2 e com excesso de peso / Influence of the consumption of yacon flour on blood glucose levels, lipid profile, body composition and food intake with woman with type 2 Diabetic and overweight

Viana, Rayana Pinheiro 19 August 2013 (has links)
Made available in DSpace on 2016-12-23T13:50:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rayana Pinheiro Viana.pdf: 1511945 bytes, checksum: 9929e64da8465eb2d080c71e13b5d83c (MD5) Previous issue date: 2013-08-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O yacon é uma raiz tuberosa ainda pouco consumida no Brasil, sendo ultimamente muito estudada na saúde humana devido à presença dos fruto-oligossacarídeos (FOS). No presente estudo foi produzida a farinha de yacon e avaliou-se a influência de sua ingestão por mulheres portadoras de diabetes tipo 2 durante 60 dias (T0: início; T30: após 30 dias; T60: após 60 dias). As participantes foram divididas em grupo controle (GC: n = 29) e grupo yacon (GY: n = 23), que consumiu 11 g de FOS presentes na farinha de yacon. Foram avaliados os parâmetros de glicose em jejum, perfil lipídico, composição corporal e consumo alimentar, adotando um nível de 5% de significância nos testes estatísticos. A farinha de yacon apresentou 6,50% de rendimento, 1,15% de umidade, 4,52% de proteína total, 0,33% de gordura, 2,94% de cinzas, 10,23% de fibra bruta, 91,0% de carboidratos totais e 35,06% de FOS. No GY foi encontrado aumento significativo do HDL entre os três tempos do estudo (p < 0,0001) e também de colesterol total de T0 para T60 (p = 0,03) e redução significativa do percentual de gordura corporal de T0 para T60 (p = 0,03). No GC, um aumento significativo foi encontrado no HDL de T0 e T30 para T60 (p < 0,0001) e de triacilgliceróis de T0 para T30 (p = 0,01). Em relação ao consumo alimentar, houve diferença significativa entre os grupos em relação às fibras em T30 e T60 (p = 0,01/p = 0,009). O GY apresentou uma redução significativa de calorias (p = 0,02) e ácidos graxos saturados (p = 0,02) de T0 para T60, enquanto o GC apresentou redução significativa da ingestão de carboidratos de T0 para T30 (p = 0,03). A diminuição do percentual de gordura corporal e da ingestão energética do GY sugere um possível efeito benéfico dos FOS / The yacon is a tuberous root poorly consumed in Brazil lately been much studied on human health due to the presence of fructo-oligosaccharides (FOS). In the present study was produced flour from the yacon pulp and evaluated the influence of its intake of women with type 2 diabetes, during a period of 60 days (T0: in the beginning of the study; T30: after 30 days; T60: after 60 days). The participants were divided in a control group (CG: n = 29) and yacon group (YG: n = 23) who consumed 11 g of FOS present in yacon flour. The parameters evaluated were fasting glucose, lipid profile, body composition and the evaluation of food intake, adopting a 5% level of significance in statistical tests Yacon flour presented 6.50% of yield, 1.15% of moisture, 4.52% of total protein, 0.33 % of fat, 2.94% of ash, 10.23% of crude fiber, 91.0% of total carbohydrate and 35.06 % of FOS. In YG was observed a significant increase of HDL for the three study period (p < 0.0001), but there was also an increase of total cholesterol of T0 to T60 (p = 0.03) and significant reduction in percentage of body fat for T0 to T60 (p = 0.03). In the CG a significant increase was found for the HDL from T0 and T30 to T60 (p < 0.0001) parameters and triglycerides from T0 to T30 (p = 0.01). In the relation to the food intake, there was a significant difference between the groups in relation to the fiber in T30 and T60 (p = 0.01/p = 0.009). YG presented a significant reduction of calories (p = 0.02) and saturated fatty acids (p = 0.02) of T0 to T60 and CG a significant reduction of carbohydrate intake of T0 to T30 (p = 0.03). The decrease in the percentage of body fat and energy intake of the GY suggests a possible beneficial effect of FOS
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Influência dos componentes da formulação cosmética nas propriedades biofísicas e estruturais da pele / Influence of cosmetic formulation ingredients in the structural and biophysical properties of skin

Marina Mendes Fossa Shirata 15 April 2016 (has links)
A indústria cosmética tem se dedicado a desenvolver produtos com apelo antienvelhecimento no intuito de prevenir, retardar e amenizar rugas, englobando assim diversos benefícios para pele em um único produto. Dessa forma, é de fundamental importância avaliar a influência da associação de diferentes ativos cosméticos em uma mesma formulação no que se refere à eficácia da mesma. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo desenvolver formulações cosméticas contendo oligossacarídeos da alfafa, polissacarídeos da mandioca e filtros solares, bem como a analisar a influência desses componentes no sensorial, textura e eficácia clínica de tais formulações após uma única aplicação (efeitos imediatos) e com o uso prolongado (efeitos em longo prazo). Para tal, formulações cosméticas, contendo ou não filtros solares e ativos objeto de estudo, isolados ou em associação, foram desenvolvidas e submetidas a estudo de estabilidade. As formulações estáveis foram analisadas quanto à textura, espalhabilidade e sensorial. Foram avaliados os efeitos imediatos das formulações com relação a hidratação, função barreira e microrrelevo da pele. Ademais, foi realizada a eficácia clínica das formulações após 45 dias de aplicação na hidratação, função barreira, controle da oleosidade, propriedades mecânicas e microrrelevo da pele. Além disso, foi avaliada a quantidade e largura de poros, padrão de coloração de manchas na pele, ecogeneicidade e espessura da derme. De acordo com os resultados as formulações desenvolvidas foram estáveis e a formulação que contendo filtros e ativos obteve melhores resultados em relação a textura, espalhabilidade e sensorial. No estudo de eficácia clínica, a formulação multifuncional contendo filtros solares e os ativos mostrou efeitos mais pronunciados na melhora da hidratação, microrrelevo e viscoelasticidade da pele. Com relação à influência dos componentes da formulação, a presença de filtros solares na formulação interferiu negativamente nos efeitos imediatos na hidratação e função barreira da pele e positivamente nos parâmetros relacionados ao microrrelevo cutâneo. Os oligossacarídeos de alfafa e polissacarídeos da mandioca mostraram influência positiva e sinergismo na melhora das propriedades mecânicas da pele. Em síntese, a formulação contendo a associação de ativos e filtros solares mostrou eficácia na melhora imediata e em longo prazo das condições gerais da pele envelhecida, além de possuir características sensoriais que atenderam às expectativas das voluntárias, mostrando a importância. Por fim, este estudo mostrou a importância do conhecimento dos componentes das formulações cosméticas e da combinação de substâncias ativas e filtros solares para a elaboração de protocolos de Pesquisa & Desenvolvimento para a obtenção de cosméticos multifuncionais eficazes / The cosmetic industry has been dedicated to develop products with anti-aging appeal in order to prevent, delay and soften wrinkles, combining many benefits for the skin in a single product. Thus, it is crucial to evaluate the influence of the association of different cosmetic actives in the same formulation as regards the effectiveness thereof. In this context, the present study aimed to develop cosmetic formulations containing oligosaccharides alfalfa, polysaccharides cassava and sunscreens, as well as to analyze the influence of these components in the sensory, texture and clinical efficacy of such formulations after a single application (immediate effect) and prolonged use (long-term effects). The cosmetic formulations, with or without sunscreens and active ingredients studied, alone or in combination, were developed and undergone to stability studies. The stable formulations were analyzed regarding texture, spreadability and sensory. The immediate effects of the formulations were evaluated in relation to moisture, barrier function and skin microrelief. Furthermore, the clinical efficacy of the formulations were performed after 45 days of application and were observed the hydration, barrier function, control of sebum, mechanical properties and the skin microrelief. In addition, the number and width of pores staining pattern of spots, echogenicity and thickness of the dermis was evaluated. According to the results the developed formulations were stable and the formulation containing filters and actives showed better results in relation to texture, spreadability and sensory. In the study of clinical efficacy, multifunctional formulation containing sunscreens and actives showed more pronounced effects in improving hydration, micro relief and skin viscoelasticity. Regarding the influence of the formulation components, the presence of sunscreens in the formulation had a negative influence on the immediate effects on the skin hydration and barrier function and positive influence in the parameters related to the skin microrelief. The oligosaccharides and polysaccharides alfalfa cassava showed positive influence and synergism in improving the mechanical properties of the skin. In summary, the correlation of the techniques used were essential to the establishment of a stable multi-functional formulation, with sensory characteristics that met to the expectations of the volunteers and with proven clinical efficacy improving immediate and long-term effects of the general conditions of aging skin. Finally, this study showed the importance of knowledge of cosmetic formulations components for directing the Research & Development of effective multifunctional cosmetics.
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Synbiotic aerated dessert: diet product development and evaluation of the intake effects in individuals with metabolic syndrome / Sobremesa aerada simbiótica: desenvolvimento do produto diet e avaliação dos efeitos da ingestão sobre indivíduos com síndrome metabólica

Santos, Douglas Xavier dos 30 August 2017 (has links)
The objective of this work was to adapt a synbiotic aerated diet dessert, produced with the addition of a probiotic culture of Lactobacillus acidophilus La-5 and prebiotic ingredients (fructooligosaccharides and inulin), from the previously developed sucrose-containing formulation, and to evaluate the effects of its ingestion on adult volunteers with metabolic syndrome (MetS) during a period of 8 weeks of intervention. In addition, to improve the resistance of the probiotic to simulated gastrointestinal conditions, a microencapsulation process was optimized. For the development of the product, the formulations were produced in triplicates, in which probiotic culture survival, instrumental texture and sensory acceptability were evaluated up to 112 days of storage under freezing (-18 °C). Subsequently, a randomized, double-blind, placebo-controlled trial was carried out in which the product developed was administered to forty-five volunteers with MetS assigned into two groups, each receiving 40 g/day of: synbiotic diet mousse (SDM) (n=23) and placebo diet mousse (PDM) without pro- and prebiotics (n=22). Fasting blood samples were collected at the beginning and after 8 weeks of daily consumption of both mousses to determine the anthropometric, biochemical, haematological, inflammatory, and immunological parameters. Afterward, with the goal of improving the survival of L. acidophilus La-5 to in vitro simulated gastrointestinal conditions, the microencapsulation process conditions of the probiotic strain via spray drying were optimized using inulin as the encapsulating agent. The viability of L. acidophilus La-5 incorporated into SDM was above 7.8 log CFU/g and remained stable throughout storage. PDM showed lower acceptability (5.77-6.50) after storage than SDM (6.67-7.03). The texture was the most appreciated attribute and hardness of the SDM increased during storage, but remained stable for PDM. The clinical trial revealed significant reductions of total cholesterol and HDL-cholesterol, as well as of immunoglobulins (A and M), and interleukin-1&#946; in both groups during the intervention period. However, regarding intergroup changes, there were not any significant differences for all parameters evaluated (p>0.05). After the optimization of the microencapsulation process of the probiotic culture (80 mL/min, 82% and 10%, respectively for feed flow, aspiration rate, and inulin concentration), the microencapsulated probiotic strain incorporated in the SDM mousse showed the highest in vitro gastrointestinal survival (p<0.05) in the different stages of the assay, as follows: after the gastric phase: 5.68 log CFU/g (83.3%), the enteral phase I: 5.61 log CFU/g (82.3%), the enteral phase II: 5.56 log CFU/g (81.4%). Therefore, these results suggest that the presence of probiotic and prebiotics in SDM did not provide an additional effect on the health of volunteers with MetS. Additionally, the results confirm the appropriateness of the spray drying process to microencapsulate L. acidophilus La-5 using inulin as coating agent, providing increased resistance to the microencapsulated probiotic strain under in vitro gastrointestinal stress. / O objetivo deste trabalho foi adaptar uma sobremesa aerada simbiótica diet do tipo musse, processada com a adição de uma cultura probiótica de Lactobacillus acidophilus La-5 e de ingredientes prebióticos (fruto-oligossacarídeos e inulina), a partir da formulação contendo sacarose desenvolvida anteriormente, e avaliar os efeitos de sua ingestão em voluntários adultos com síndrome metabólica (MetS) durante um período de 8 semanas de intervenção. Adicionalmente, para melhorar a resistência do probiótico frente às condições gastrintestinais simuladas, otimizou-se um processo de microencapsulação da cepa probiótica. Para o desenvolvimento do produto, as formulações foram produzidas em triplicata, em que se avaliou a sobrevivência da cultura probiótica, a textura instrumental e a aceitabilidade sensorial até 112 dias de armazenamento sob congelamento (-18 oC). Em seguida, foi realizado um estudo randomizado, duplo-cego e controlado por placebo, no qual o produto desenvolvido foi administrado a quarenta e cinco indivíduos com MetS divididos em dois grupos, cada um recebendo 40 g/dia de: mousse simbiótica diet (SDM) (n=23) e musse placebo diet (PDM) sem componentes pro- e prebióticos (n=22). As amostras sanguíneas foram coletadas em jejum no início e após 8 semanas de consumo diário de ambas as musses para a determinação dos parâmetros antropométricos, bioquímicos, hematológicos, inflamatórios e imunológicos. Posteriormente, com o intuito de melhorar a sobrevivência do L. acidophilus La-5 em condições gastrointestinais simuladas in vitro, as condições de processo de microencapsulação da cepa probiótica via spray drying foram otimizadas, utilizando inulina como agente encapsulante. A viabilidade de L. acidophilus La-5 incorporados na SDM foi superior a 7,8 log UFC/g e se manteve estável ao longo do armazenamento. A PDM mostrou menor aceitabilidade (5.77-6.50) após o armazenamento do que a SDM (6.67-7.03). A textura foi o atributo mais apreciado, sendo que a dureza da SDM apresentou elevação, enquanto a da PDM manteve-se estável. O ensaio clínico revelou reduções significativas de colesterol total, colesterol-HDL, imunoglobulinas (A e M) e interleucina1&#946; em ambos os grupos durante o período de intervenção. Entretanto, no que se refere às mudanças intergrupos, não se observou diferenças significativas para todos os parâmetros avaliados (p>0,05). Após a otimização do processo de microencapsulação da cultura probiótica (80 mL/min, 82% e 10%, respectivamente para o fluxo de alimentação, taxa de aspiração e concentração de inulina), a cepa probiótica microencapsulada incorporada a amostra SDM apresentou a maior sobrevivência gastrointestinal in vitro (p<0,05) nas diferentes etapas do ensaio, a saber: após a fase gástrica: 5,68 log UFC/g (83,3%); fase entérica I: 5,61 log UFC/g (82,3%); fase entérica II: 5,56 log UFC/g (81,4%). Portanto, esses resultados sugerem que a presença de probiótico e prebiótico na SDM não apresentou efeitos adicionais na saúde dos voluntários com MetS. Adicionalmente, os resultados confirmaram a adequação do processo de spray drying para a microencapsulação de L. acidophilus La-5 utilizando inulina como agente de revestimento, proporcionando uma maior resistência da cepa probiótica microencapsulada às condições gastrintestinais simuladas in vitro.
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Extração da hemicelulose do bagaço de cana-de-açúcar para produção de xilo-oligossacarídeos / Extraction of hemicellulose from sugarcane bagasse for xylooligosaccharides production

Michel Brienzo 26 March 2010 (has links)
Hemicelulose extraída do bagaço de cana-de-açúcar foi hidrolisada por enzimas de Thermoascus aurantiacus, Trichoderma reesei e Aspergilus niger para obtenção de xilo-oligossacarídeos (XOs). A hemicelulose foi extraída com hidróxido de sódio na presença de antraquinona, sulfito de sódio ou peróxido de hidrogênio. O uso de antraquinona ou sulfito aumentou o rendimento de extração, porém a hemicelulose apresentou baixa solubilidade em água, propriedade inadequada para a hidrólise enzimática. A extração da hemicellulose com peróxido de hidrogênio em meio alcalino foi otimizada através de um planejamento fatorial completo 24 variando-se a concentração de H2O2 de 2 a 6% (m/v), tempo de reação de 4 a 16 h, temperatura de 20 a 60°C e presença ou não de 0,5% de sulfato de magnésio. No ponto central o rendimento de extração de hemicelulose foi de 94,5% com remoção de mais que 88% da lignina. Um rendimento de 86% de hemicelulose com baixo teor de lignina (5,9%) foi obtido em 6% de peróxido de hidrogênio por 4h a 20°C. Nessa condição a hemicelulose apresentou massa molar de 21.000 g/mol, composição aproximada de 81% xilose, 4% de arabinose, 4% de glicose e 3% de ácidos urônicos, alta solubilidade em água (90 % em massa) e coloração amarelo claro. As enzimas usadas na hidrólise dessa hemicelulose foram produzidas pelo cultivo dos fungos em meio sólido contento farelo de trigo. Em todos os extratos foi observada baixa atividade de endoglucanase e &#946;-xilosidase e elevadas atividades de endo-&#946;-1,4-xilanase. A máxima atividade de xilanase foi produzida por T. aurantiacus (1500 U/g), enquanto A. niger produziu 500 U/g e T. reesei 240 U/g, em 5 dias de cultivo. O perfil de produção de XOs com enzimas de T. aurantiacus e T. reesei foi semelhante, o principal produto foi xilobiose, seguido por xilose, xilotriose, xilotetraose e xilopentaose, sendo esses XOs de cadeia linear. A hidrólise da hemicelulose com enzimas de A. niger produziu exclusivamente xilose, consequência da presença de elevada atividade de &#946;-xilosidase. A velocidade de conversão da hemicelulose em XOs com as enzimas de T. reesei foi maior no início da reação (6 h), diminuindo a partir de 24 h, período em que inicia a produção de xilose. A influência da concentração de substrato e carga de xilanase na conversão da hemicelulose em XOs foi avaliada através de um planejamento experimental 22 com face centrada. A condição otimizada da hidrólise (2,6% substrato e 60 U/g de endo-&#946;-1,4-xilanase) com o extrato de T. aurantiacus resultou em 42% de conversão em XOs. A otimização da hidrólise da hemicelulose com o extrato de T. reesei resultou em uma conversão máxima de 20%, com ótimo de 3,8 % de substrato e 87,5 U/g de endo-&#946;-1,4-xilanase. A eficiência da hidrólise com enzimas de T. aurantiacus foi maior que a obtida com alguns extratos comerciais testados neste trabalho. Além disso, apresentaram capacidade de degradar hemiceluloses de diferentes fontes: bétula e semente de aveia, com composições variadas. Diferenças na composição de açúcares e teor de lignina não interferiram na ação dessas enzimas. A hidrólise enzimática mostrou-se mais apropriada para a produção de XOs do que a auto-hidrólise, que gerou predominantemente xilose e houve formação de furfural. Apesar do curto tempo de reação, a produção de XOs foi menor e há necessidade de purificação para obtenção de um produto final com características desejáveis. / Hemicellulose extracted from sugarcane bagasse was hydrolyzed by enzymes from Thermoascus aurantiacus, Trichoderma reesei and Aspergilus niger to cause the degradation of xylan to xylooligosaccharides (XOs). Hemicellulose was extracted with hydrogen peroxide in the presence of antraquinone, sodium sulphite or hydrogen peroxide. Hemicelluloses extracted with antraquinone or sulphite presented low solubility in water, which is not appropriated to enzymatic hydrolysis. To maximize the hemicellulose yields several extraction conditions were examined applying the 24 factorial design: H2O2 concentration from 2 to 6% (w/v), reaction time from 4 to 16 h, temperature from 20 to 60°C, and magnesium sulfate absence or presence (0.5%, w/v). This approach allowed selection of conditions for the extraction of low and high lignin content hemicellulose. At midpoint the yield of hemicellulose was 94.5% with more than 88% of lignin removed. Hemicellulose in 86% yield with low lignin content (5.9%) was obtained with 6% H2O2 treatment for 4 h and 20°C. This hemicellulose is much lighter in color than samples obtained at the midpoint condition and was found suitable for subsequent enzymatic hydrolysis. The molecular weight of hemicellulose was 21,000 g/mol with composition of aproximately 81% xylose, 4% arabinose, 4% glucose and 3% uronic acids, high water solubility (90 %). Enzymes for hemicellulose hydrolysis were produced by the fungi on wheat bran. Cellulases and hemicellulases were present in all extracts especially the endo-&#946;-1,4-xylanase. The profile of production of XOs obtained on hydrolysis with enzymes from T. aurantiacus and T. reesei was similar, with the main product xylobiose, followed by xylose, xylotriose, xylotetraose and xylopentaose, and these XOs showed linear chain. The hydrolysis of hemicellulose with enzymes of A. niger produced exclusively xylose, a consequence of &#946;-xylosidase content. The rate of conversion of hemicellulose in XOs with enzymes of T. reesei was higher at the beginning of the reaction (6 h), decreasing from 24 h, when starts the production of xylose. The influence of substrate concentration and loading of xylanase in conversion of hemicellulose to XOs was evaluated by an 22 full factorial design with centered face. Optimization of hydrolysis (2.6% substrate and 60 U/g endo-&#946;-1,4-xylanase) with the extract of T. aurantiacus resulted in 42 % conversion XOs. The optimization with the extract of T. reesei resulted in a conversion of hemicellulose up to 20%, with optimal substrate 3.8% and 87.5 U/g endo-&#946;-1,4-xylanase. The efficiency of hydrolysis by enzymes from T. aurantiacus was superior to commercial extracts, and showed ability to degrade hemicelluloses of different compositions (birchwood and oat spelt). The structural differences, such as branches and lignin content did not affect the action of these enzymes. The differences in the efficiency and extent of enzymatic hydrolysis by enzymes of these fungi might have occurred in function of differences in physicochemical properties and specific activity. The enzymatic hydrolysis was more appropriate for production of XOs than autohydrolysis, which generated predominantly xylose and formation of furfural. Despite of short reaction time, the production of XOs was low and purification is needed in order to obtain a final product with desirable characteristics.
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Synbiotic aerated dessert: diet product development and evaluation of the intake effects in individuals with metabolic syndrome / Sobremesa aerada simbiótica: desenvolvimento do produto diet e avaliação dos efeitos da ingestão sobre indivíduos com síndrome metabólica

Douglas Xavier dos Santos 30 August 2017 (has links)
The objective of this work was to adapt a synbiotic aerated diet dessert, produced with the addition of a probiotic culture of Lactobacillus acidophilus La-5 and prebiotic ingredients (fructooligosaccharides and inulin), from the previously developed sucrose-containing formulation, and to evaluate the effects of its ingestion on adult volunteers with metabolic syndrome (MetS) during a period of 8 weeks of intervention. In addition, to improve the resistance of the probiotic to simulated gastrointestinal conditions, a microencapsulation process was optimized. For the development of the product, the formulations were produced in triplicates, in which probiotic culture survival, instrumental texture and sensory acceptability were evaluated up to 112 days of storage under freezing (-18 °C). Subsequently, a randomized, double-blind, placebo-controlled trial was carried out in which the product developed was administered to forty-five volunteers with MetS assigned into two groups, each receiving 40 g/day of: synbiotic diet mousse (SDM) (n=23) and placebo diet mousse (PDM) without pro- and prebiotics (n=22). Fasting blood samples were collected at the beginning and after 8 weeks of daily consumption of both mousses to determine the anthropometric, biochemical, haematological, inflammatory, and immunological parameters. Afterward, with the goal of improving the survival of L. acidophilus La-5 to in vitro simulated gastrointestinal conditions, the microencapsulation process conditions of the probiotic strain via spray drying were optimized using inulin as the encapsulating agent. The viability of L. acidophilus La-5 incorporated into SDM was above 7.8 log CFU/g and remained stable throughout storage. PDM showed lower acceptability (5.77-6.50) after storage than SDM (6.67-7.03). The texture was the most appreciated attribute and hardness of the SDM increased during storage, but remained stable for PDM. The clinical trial revealed significant reductions of total cholesterol and HDL-cholesterol, as well as of immunoglobulins (A and M), and interleukin-1&#946; in both groups during the intervention period. However, regarding intergroup changes, there were not any significant differences for all parameters evaluated (p>0.05). After the optimization of the microencapsulation process of the probiotic culture (80 mL/min, 82% and 10%, respectively for feed flow, aspiration rate, and inulin concentration), the microencapsulated probiotic strain incorporated in the SDM mousse showed the highest in vitro gastrointestinal survival (p<0.05) in the different stages of the assay, as follows: after the gastric phase: 5.68 log CFU/g (83.3%), the enteral phase I: 5.61 log CFU/g (82.3%), the enteral phase II: 5.56 log CFU/g (81.4%). Therefore, these results suggest that the presence of probiotic and prebiotics in SDM did not provide an additional effect on the health of volunteers with MetS. Additionally, the results confirm the appropriateness of the spray drying process to microencapsulate L. acidophilus La-5 using inulin as coating agent, providing increased resistance to the microencapsulated probiotic strain under in vitro gastrointestinal stress. / O objetivo deste trabalho foi adaptar uma sobremesa aerada simbiótica diet do tipo musse, processada com a adição de uma cultura probiótica de Lactobacillus acidophilus La-5 e de ingredientes prebióticos (fruto-oligossacarídeos e inulina), a partir da formulação contendo sacarose desenvolvida anteriormente, e avaliar os efeitos de sua ingestão em voluntários adultos com síndrome metabólica (MetS) durante um período de 8 semanas de intervenção. Adicionalmente, para melhorar a resistência do probiótico frente às condições gastrintestinais simuladas, otimizou-se um processo de microencapsulação da cepa probiótica. Para o desenvolvimento do produto, as formulações foram produzidas em triplicata, em que se avaliou a sobrevivência da cultura probiótica, a textura instrumental e a aceitabilidade sensorial até 112 dias de armazenamento sob congelamento (-18 oC). Em seguida, foi realizado um estudo randomizado, duplo-cego e controlado por placebo, no qual o produto desenvolvido foi administrado a quarenta e cinco indivíduos com MetS divididos em dois grupos, cada um recebendo 40 g/dia de: mousse simbiótica diet (SDM) (n=23) e musse placebo diet (PDM) sem componentes pro- e prebióticos (n=22). As amostras sanguíneas foram coletadas em jejum no início e após 8 semanas de consumo diário de ambas as musses para a determinação dos parâmetros antropométricos, bioquímicos, hematológicos, inflamatórios e imunológicos. Posteriormente, com o intuito de melhorar a sobrevivência do L. acidophilus La-5 em condições gastrointestinais simuladas in vitro, as condições de processo de microencapsulação da cepa probiótica via spray drying foram otimizadas, utilizando inulina como agente encapsulante. A viabilidade de L. acidophilus La-5 incorporados na SDM foi superior a 7,8 log UFC/g e se manteve estável ao longo do armazenamento. A PDM mostrou menor aceitabilidade (5.77-6.50) após o armazenamento do que a SDM (6.67-7.03). A textura foi o atributo mais apreciado, sendo que a dureza da SDM apresentou elevação, enquanto a da PDM manteve-se estável. O ensaio clínico revelou reduções significativas de colesterol total, colesterol-HDL, imunoglobulinas (A e M) e interleucina1&#946; em ambos os grupos durante o período de intervenção. Entretanto, no que se refere às mudanças intergrupos, não se observou diferenças significativas para todos os parâmetros avaliados (p>0,05). Após a otimização do processo de microencapsulação da cultura probiótica (80 mL/min, 82% e 10%, respectivamente para o fluxo de alimentação, taxa de aspiração e concentração de inulina), a cepa probiótica microencapsulada incorporada a amostra SDM apresentou a maior sobrevivência gastrointestinal in vitro (p<0,05) nas diferentes etapas do ensaio, a saber: após a fase gástrica: 5,68 log UFC/g (83,3%); fase entérica I: 5,61 log UFC/g (82,3%); fase entérica II: 5,56 log UFC/g (81,4%). Portanto, esses resultados sugerem que a presença de probiótico e prebiótico na SDM não apresentou efeitos adicionais na saúde dos voluntários com MetS. Adicionalmente, os resultados confirmaram a adequação do processo de spray drying para a microencapsulação de L. acidophilus La-5 utilizando inulina como agente de revestimento, proporcionando uma maior resistência da cepa probiótica microencapsulada às condições gastrintestinais simuladas in vitro.
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Extração da hemicelulose do bagaço de cana-de-açúcar para produção de xilo-oligossacarídeos / Extraction of hemicellulose from sugarcane bagasse for xylooligosaccharides production

Brienzo, Michel 26 March 2010 (has links)
Hemicelulose extraída do bagaço de cana-de-açúcar foi hidrolisada por enzimas de Thermoascus aurantiacus, Trichoderma reesei e Aspergilus niger para obtenção de xilo-oligossacarídeos (XOs). A hemicelulose foi extraída com hidróxido de sódio na presença de antraquinona, sulfito de sódio ou peróxido de hidrogênio. O uso de antraquinona ou sulfito aumentou o rendimento de extração, porém a hemicelulose apresentou baixa solubilidade em água, propriedade inadequada para a hidrólise enzimática. A extração da hemicellulose com peróxido de hidrogênio em meio alcalino foi otimizada através de um planejamento fatorial completo 24 variando-se a concentração de H2O2 de 2 a 6% (m/v), tempo de reação de 4 a 16 h, temperatura de 20 a 60°C e presença ou não de 0,5% de sulfato de magnésio. No ponto central o rendimento de extração de hemicelulose foi de 94,5% com remoção de mais que 88% da lignina. Um rendimento de 86% de hemicelulose com baixo teor de lignina (5,9%) foi obtido em 6% de peróxido de hidrogênio por 4h a 20°C. Nessa condição a hemicelulose apresentou massa molar de 21.000 g/mol, composição aproximada de 81% xilose, 4% de arabinose, 4% de glicose e 3% de ácidos urônicos, alta solubilidade em água (90 % em massa) e coloração amarelo claro. As enzimas usadas na hidrólise dessa hemicelulose foram produzidas pelo cultivo dos fungos em meio sólido contento farelo de trigo. Em todos os extratos foi observada baixa atividade de endoglucanase e &#946;-xilosidase e elevadas atividades de endo-&#946;-1,4-xilanase. A máxima atividade de xilanase foi produzida por T. aurantiacus (1500 U/g), enquanto A. niger produziu 500 U/g e T. reesei 240 U/g, em 5 dias de cultivo. O perfil de produção de XOs com enzimas de T. aurantiacus e T. reesei foi semelhante, o principal produto foi xilobiose, seguido por xilose, xilotriose, xilotetraose e xilopentaose, sendo esses XOs de cadeia linear. A hidrólise da hemicelulose com enzimas de A. niger produziu exclusivamente xilose, consequência da presença de elevada atividade de &#946;-xilosidase. A velocidade de conversão da hemicelulose em XOs com as enzimas de T. reesei foi maior no início da reação (6 h), diminuindo a partir de 24 h, período em que inicia a produção de xilose. A influência da concentração de substrato e carga de xilanase na conversão da hemicelulose em XOs foi avaliada através de um planejamento experimental 22 com face centrada. A condição otimizada da hidrólise (2,6% substrato e 60 U/g de endo-&#946;-1,4-xilanase) com o extrato de T. aurantiacus resultou em 42% de conversão em XOs. A otimização da hidrólise da hemicelulose com o extrato de T. reesei resultou em uma conversão máxima de 20%, com ótimo de 3,8 % de substrato e 87,5 U/g de endo-&#946;-1,4-xilanase. A eficiência da hidrólise com enzimas de T. aurantiacus foi maior que a obtida com alguns extratos comerciais testados neste trabalho. Além disso, apresentaram capacidade de degradar hemiceluloses de diferentes fontes: bétula e semente de aveia, com composições variadas. Diferenças na composição de açúcares e teor de lignina não interferiram na ação dessas enzimas. A hidrólise enzimática mostrou-se mais apropriada para a produção de XOs do que a auto-hidrólise, que gerou predominantemente xilose e houve formação de furfural. Apesar do curto tempo de reação, a produção de XOs foi menor e há necessidade de purificação para obtenção de um produto final com características desejáveis. / Hemicellulose extracted from sugarcane bagasse was hydrolyzed by enzymes from Thermoascus aurantiacus, Trichoderma reesei and Aspergilus niger to cause the degradation of xylan to xylooligosaccharides (XOs). Hemicellulose was extracted with hydrogen peroxide in the presence of antraquinone, sodium sulphite or hydrogen peroxide. Hemicelluloses extracted with antraquinone or sulphite presented low solubility in water, which is not appropriated to enzymatic hydrolysis. To maximize the hemicellulose yields several extraction conditions were examined applying the 24 factorial design: H2O2 concentration from 2 to 6% (w/v), reaction time from 4 to 16 h, temperature from 20 to 60°C, and magnesium sulfate absence or presence (0.5%, w/v). This approach allowed selection of conditions for the extraction of low and high lignin content hemicellulose. At midpoint the yield of hemicellulose was 94.5% with more than 88% of lignin removed. Hemicellulose in 86% yield with low lignin content (5.9%) was obtained with 6% H2O2 treatment for 4 h and 20°C. This hemicellulose is much lighter in color than samples obtained at the midpoint condition and was found suitable for subsequent enzymatic hydrolysis. The molecular weight of hemicellulose was 21,000 g/mol with composition of aproximately 81% xylose, 4% arabinose, 4% glucose and 3% uronic acids, high water solubility (90 %). Enzymes for hemicellulose hydrolysis were produced by the fungi on wheat bran. Cellulases and hemicellulases were present in all extracts especially the endo-&#946;-1,4-xylanase. The profile of production of XOs obtained on hydrolysis with enzymes from T. aurantiacus and T. reesei was similar, with the main product xylobiose, followed by xylose, xylotriose, xylotetraose and xylopentaose, and these XOs showed linear chain. The hydrolysis of hemicellulose with enzymes of A. niger produced exclusively xylose, a consequence of &#946;-xylosidase content. The rate of conversion of hemicellulose in XOs with enzymes of T. reesei was higher at the beginning of the reaction (6 h), decreasing from 24 h, when starts the production of xylose. The influence of substrate concentration and loading of xylanase in conversion of hemicellulose to XOs was evaluated by an 22 full factorial design with centered face. Optimization of hydrolysis (2.6% substrate and 60 U/g endo-&#946;-1,4-xylanase) with the extract of T. aurantiacus resulted in 42 % conversion XOs. The optimization with the extract of T. reesei resulted in a conversion of hemicellulose up to 20%, with optimal substrate 3.8% and 87.5 U/g endo-&#946;-1,4-xylanase. The efficiency of hydrolysis by enzymes from T. aurantiacus was superior to commercial extracts, and showed ability to degrade hemicelluloses of different compositions (birchwood and oat spelt). The structural differences, such as branches and lignin content did not affect the action of these enzymes. The differences in the efficiency and extent of enzymatic hydrolysis by enzymes of these fungi might have occurred in function of differences in physicochemical properties and specific activity. The enzymatic hydrolysis was more appropriate for production of XOs than autohydrolysis, which generated predominantly xylose and formation of furfural. Despite of short reaction time, the production of XOs was low and purification is needed in order to obtain a final product with desirable characteristics.
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Produção de oligossacarídeos pre-bióticos em suco de frutas / Prebiotic oligosaccharides synthesis in fruit juices

Fontes, Claudia Patrícia Mourão Lima January 2013 (has links)
FONTES, Claudia Patrícia Mourão Lima. Produção de oligossacarídeos pre-bióticos em suco de frutas. 2013. 119 f. : Tese (doutorado) - Universidade Federal do Ceará, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia – RENORBIO, Fortaleza-CE, 2013. / Submitted by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-05-20T15:01:32Z No. of bitstreams: 1 2013_tese_cpmlfontes.pdf: 1453775 bytes, checksum: 41a991c356e68b4bdf906f873dd5281e (MD5) / Approved for entry into archive by demia Maia (demiamlm@gmail.com) on 2016-05-20T15:02:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_tese_cpmlfontes.pdf: 1453775 bytes, checksum: 41a991c356e68b4bdf906f873dd5281e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-20T15:02:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_tese_cpmlfontes.pdf: 1453775 bytes, checksum: 41a991c356e68b4bdf906f873dd5281e (MD5) Previous issue date: 2013 / Nowadays, people have been concerned with their quality of life and wellness,increasing the consumption of foods, with prebiotic oligosaccharides, which may improve the health and decrease the disease risks. In recent years, a lot of new foods have been developed with these compounds (prebiotic oligosaccharides)including the fruit juices. The aim of this work was the prebiotic oligosaccharides production in orange, pineapple and melon juices, and their spray drying.The dextransucrase, produced by L. mesenteroides NRRL B-512F, was used for enzymatic synthesis following a central composite experimental design, with sucrose and reducing sugars variation, at 30 °C/ 24h. The prebiotic juices obtained were dried by spray drying, varying the maltodextrin and arabic gum concentration (10 and 20%) and the inlet temperatures (160 and 180 °C). Pineapple, orange and melon juices showed better results when maltodextrin(20%) and the inlet temperature 180 °C were utilized. The juice powders obtained showed low water activity, moisture,higroscopicity and rehydration time. These results give better microbiology and physicochemical stability, as well as, fast preparation. There was a decrease of the antioxidant activity at all products. The fruit juices used demonstrated an excellent way to produce, by enzymatic synthesis, prebiotic oligosaccharides with high polymerization degrees. / Atualmente, a preocupação com a qualidade de vida tem aumentado a demanda por alimentos que melhorem a saúde e reduzam os riscos de doenças, dentre os quais destacam-se os oligossacarídeos pré-bióticos. Nos últimos anos, há um crescente interesse no desenvolvimento de novos produtos alimentícios contendo esses compostos, incluindo-se os sucos de frutas. Desta forma, este trabalho visou à produção de oligossacarídeos pré-bióticos em sucos de frutas e a secagem desses produtos pela técnica de spray-driyng. Para a síntese enzimática de oligossacarídeos utilizou-se a enzima dextrana-sacarase produzida pelo microorganismo L. mesenteroides B512F e realizou-se um planejamento experimental composto central, variando-se as concentrações de sacarose e açúcares redutores nos sucos, com os ensaios conduzidos durante 24h a 30°C. Os resultados obtidos demonstraram que os sucos de abacaxi, melão e laranja apresentaram-se como uma excelente alternativa para a síntese de oligossacarídeos pré-bióticos com elevados graus de polimerização. Os sucos pré-bióticos obtidos das diferentes frutas submetidos ao processo de Spray Drying, no qual variaram-se os agentes encapsulantes utilizados, maltodextrina e goma arábica, assim como, a temperatura do ar de entrada (160 e 180 °C). As melhores condições de secagem dos sucos de abacaxi, melão e laranja pré-bióticos foram verificadas, ao utilizar-se 20% de maltodextrina e temperatura de 180 °C. Foram realizadas secagens dos sucos prébióticos, nas melhores condições de secagem previamente determinadas, e observou-se que os pós obtidos apresentaram baixos valores para atividade de água, umidade, higroscopicidade e tempo de reidratação, conferindo uma maior estabilidade fisico-química e microbiológica ao produto, bem como, rápido preparo. A atividade antioxidante dos sucos também foi avaliada e verificou-se uma redução neste parâmetro. Conforme os resultados obtidos, constatou-se que os sucos de abacaxi, melão e laranja são excelentes substratos para a obtenção de uma bebida pré-biótica inovadora, a apresentar-se na forma líquida para consumo imediato ou na forma desidratada, para preparo instantâneo.
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Avaliação da produção de xilo-oligossacarídeos a partir de casca de soja

Fonseca, Murilo Amaral 30 March 2015 (has links)
Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2016-09-26T14:51:02Z No. of bitstreams: 1 DissMAF.pdf: 3997675 bytes, checksum: 3238bd54da33e9d0c201deb533005fa2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-26T18:48:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMAF.pdf: 3997675 bytes, checksum: 3238bd54da33e9d0c201deb533005fa2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-26T18:48:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissMAF.pdf: 3997675 bytes, checksum: 3238bd54da33e9d0c201deb533005fa2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-26T18:48:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMAF.pdf: 3997675 bytes, checksum: 3238bd54da33e9d0c201deb533005fa2 (MD5) Previous issue date: 2015-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Xylooligosaccharides (XOS) are short-chain polymers of xylose (2 to 7 units) which can be produced by enzymatic hydrolysis of the xylan from the lignocellulosic feedstocks. XOS have a great potential as probiotic ingredients, and when they are incorporated in diets, they can provide many health benefits. The worldwide interest in the use of lignocellulosic residues is constantly growing, and in this scenario the soybean hull arises as a potential residue of the Brazilian agroindustry. The bioconversion of these residues to value-added products requires suitable pretreatments to deconstruct/disorganize the recalcitrant lignocellulosic complex, separating its main fractions: cellulose, hemicellulose, and lignin. In this context, this work did evaluate different biomass pretreatments aiming to produce XOS by the action of a Bacillus subtilis endoxylanase. Initially, the conditions for maximum catalytic activity of this enzyme were evaluated changing pH, buffer, and temperature. Among these parameters, 50 mM citrate buffer, pH 5.5, and 45 oC were the one that gave highest activity. The in nature soybean hull (previously chemically characterized) was hydrolyzed with soluble endoxylanase with different enzyme loads (40, 80, and 100 U/g biomass) under preestablished pH and temperature, producing around 55 mg RS/g dry biomass. This result, though little expressive, showed the viability of XOS production from soybean hull. However, this approach requires a suitable pretreatment of the lignocellulosic biomass to improve the endoxylanase accessibility to the C-5 fraction. Several pretreatments were performed in the soybean hulls, such as, enzymatic deproteinization, hydrogen peroxide/acetic acid pretreatment, and organosolv-ethanol pretreatment. For some pretreatments, reagent concentration and reaction time were evaluated, as well as, sequential pretreatment. Besides, enzymatic hydrolysis of the in nature soybean hull under microwave irradiation was also evaluated. The deproteinization of the soybean hull was not very efficient to the enzymatic hydrolysis of the remnant solid (production of 30 mg RS/dry biomass). However, this pretreatment allows the protein recovery as a high nutritional value hydrolysate. The pretreatment of the deproteinized soybean hulls with hydrogen peroxide solution (5 M, 1 h) removed 56% lignin without cellulose losses. However, this pretreatment did not contribute to an efficient action of the endoxylanase to the hemicellulose fraction (production of around 30 mg RS/g dry biomass). The organosolv-(50% v/v)ethanol pretreatment of the deproteinized soybean hulls promoted the removal of around 50% lignin, with low solubilization of hemicellulose (<17%), producing a poor substrate for the endoxylanase. The organosolv pretreatments with 50 and 70% (v/v) ethanol of the in nature soybean hull were able to solubilize around 30% hemicellulose, allowing the production of around 76 and 49 mg RS/g dry biomass, respectively, after hydrolysis with endoxylanase. Finally, the microwave action on the lignocellulosic biomass probably decreased the biomass recalcitrance, because the hydrolysis of the in nature soybean hulls catalyzed by the endoxylanase (100 IU / g of biomass) yielded approximately 100 mg of RS/g dry biomass. On the other hand, the hydrolysis performed in a reactor under conventional heating produced only 52 mg RS/g dry biomass. The results of this work did show that the combination of microwave irradiation and enzymatic hydrolysis might be a promising alternative to produce XOS. Keywords: soybean hulls; xylo-oligosaccharides; pretreatments / Xilo-oligossacarídeos (XOS) são polímeros de xilose de cadeia curta (2 a 7 unidades) que podem ser obtidos por hidrólise enzimática da xilana presente na fração de hemicelulose dos materiais lignocelulósicos. XOS possuem um grande potencial como ingredientes prebióticos, e quando incorporados na dieta, podem fornecer muitos benefícios à saúde. O interesse mundial no aproveitamento de resíduos lignocelulósicos é cada vez maior, e no cenário nacional a casca de soja se destaca como um potencial resíduo da agroindústria brasileira. Para viabilizar a bioconversão desses resíduos em produtos de interesse comercial (etanol 2G e XOS, por exemplo) são necessários pré-tratamentos, que atuam desconstituindo/desorganizando a estrutura altamente recalcitrante do complexo lignocelulósico e separando as frações principais da biomassa: celulose, hemicelulose e lignina. Neste contexto, este trabalho teve por objetivo avaliar diferentes pré-tratamentos da biomassa para produzir sequencialmente XOS por ação de uma endoxilanase de Bacillus subtilis. Inicialmente as condições de máxima atividade catalítica dessa enzima foram avaliadas variando pH, tampão e temperatura. Dentre as variáveis estudadas, as que contribuíram para uma melhor atividade da endoxilanase foram tampão citrato de sódio (50mM) pH 5,5 e 45 °C. A casca de soja in natura (previamente caracterizada quimicamente) foi hidrolisada com endoxilanase solúvel com diferentes cargas enzimáticas (40, 80 e 100 U/g casca) nas condições de pH e temperatura pré-estabelecidas, produzindo em média 55 mg de AR/g biomassa seca. Esse resultado, embora pouco expressivo, demonstrou a viabilidade da produção de XOS a partir de casca de soja, requerendo, entretanto, um pré-tratamento adequado para melhorar a acessibilidade da endoxilanase à fração C-5 da biomassa. Os pré-tratamentos avaliados foram a desproteinização enzimática da casca, prétratamento com peróxido de hidrogênio e ácido acético e pré-tratamento organossolve-etanol, variando nestes, as concentrações de solventes, tempo de reação e pré-tratamentos sequenciais. Adicionalmente, realizou-se a hidrólise enzimática da casca de soja in natura em reator micro-ondas. A desproteinização da casca de soja mostrou-se ineficiente para a hidrólise da fração sólida remanescente com endoxilanase (produção de 30 mg de AR/g biomassa seca), embora esse pré-tratamento permita a recuperação de proteínas como um hidrolisado de alto valor nutricional. O pré-tratamento com peróxido de hidrogênio (5 M, 1 h) para casca de soja desproteinizada removeu 56% de lignina sem perdas de celulose, entretanto, este pré-tratamento não contribuiu para uma eficiente atuação da endoxilanase sobre a fração hemicelulósica (produção de aproximadamente 30 mg de AR/g biomassa seca). O pré-tratamento organossolve-etanol 50% (v/v) da casca de soja desproteinizada removeu em torno de 50% de lignina com baixa solubilização de hemicelulose (< 17%), gerando, portanto, um líquido com baixa concentração de substrato para a ação da endoxilanase. Os pré-tratamentos organossolve-etanol 50 e 70% (v/v) da casca de soja in natura foram capazes de solubilizar em torno de 30% da hemicelulose, sendo possível a produção de 76 e 49 mg de AR/g de biomassa seca, respectivamente, após hidrólise com endoxilanase. Por fim, a ação das microondas sobre a biomassa lignocelulósica provavelmente reduziu a recalcitrância da biomassa, pois a hidrólise da casca in natura com endoxilanase (100 U/g de casca) produziu aproximadamente 100 mg de AR/g de biomassa seca, ao contrário da hidrólise conduzida em reator com aquecimento convencional que produziu em torno de 52 mg de AR/g de biomassa seca. Os resultados deste trabalho indicam que a combinação de irradiação micro-ondas e hidrólise enzimática pode ser uma alternativa promissora para a produção de XOS.

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