A biotecnologia está revolucionando a atividade humana nas mais diversas áreas. No setor florestal, as novas tecnologias como transgenia, genômica, proteômica e bioinformática, estão sendo rapidamente incorporadas. A associação dessas tecnologias aos programas de melhoramento convencional de árvores pode acelerar o processo de obtenção de árvores com características específicas da madeira para a indústria de papel e celulose. UDP–glicose pirofosforilase (UGPase, EC 2.7.7.9) é uma enzima chave na produção de UDP-glicose, intermediário na interconversão de carboidratos envolvidos em várias funções metabólicas, como síntese de sacarose e de celulose. No presente trabalho, foi clonado o cDNA que codifica a UGPase. Este cDNA foi sintetizado por meio de RT-PCR utilizando-se mRNA extraído de tubérculo de batata (Solanum tuberosum L.). Os primers específicos para a ORF do gene da UGPase foram definidos com base em seqüências conservadas entre genes ortólogos, já disponíveis em bancos de dados. O cDNA foi clonado no vetor pENTR-D TOPO e inserido, por meio de transformação química, em células competentes de Escherichia coli. O DNA plasmidial foi purificado e após seu sequenciamento, a presença de um inserto de 1402 pb foi confirmada. O alinhamento da seqüência deduzida de aminoácidos com outras UGPases revelou alta homologia a UGPases de batata e de outras espécies vegetais. Na seqüência do cDNA clonado foram identificados sítios de N-glicosilação, resíduos lisina e motivos conservados que possivelmente estão relacionados tanto com a capacidade de ligação ao substrato, como com a atividade catalítica da enzima. Também foi realizada uma análise de Southern blot para confirmar a presença deste gene no DNA genômico de batata e de eucalipto (Eucalyptus grandis). Posteriormente, o cDNA clonado será utilizado na avaliação do impacto de sua superexpressão na biossíntese de celulose e hemiceluloses e no desenvolvimento de plantas de fumo (Nicotiana tabacum) e de eucalipto. / Biotechnology is revolutionazing human activity in several fields. In forestry, new technologies like transgenies, genomics, proteomics and bioinformatics have been quickly consolidated. Assossiating these technologies with conventional forestry breeding will accelerate the process of obtaining new trees with specific wood properties for the paper and pulp industry. UDP-glucose pyrophosphorylase (UGPase, EC 2.7.7.9) is a key enzyme producing UDP-glucose, an important intermediate in carbohydrate interconversion involved in various metabolic processes like sucrose and cellulose synthesis. In this work, it was cloned the cDNA that encodes UGPase. This cDNA was synthetized through RT-PCR using RNA extracted from potato (Solanum tuberosum L.) tuber. The UGPase primers were designed based on the conserved sequences of hortologous genes, already available in public data banks. The cDNA was cloned into pENTR-D TOPO vector and introduced into Escherichia coli competent cells, by chemically transforming. The plasmid DNA was purified and the insert PCR amplified. The presence of 1402 bp insert was confirmed after sequencing. The alignment of the derived amino acids sequence with other UGPases revealed high homology to UGPases from potato and other plant species. Along the cDNA sequence N-glicolisation sites, Lysyl residues and conserved domain were identified, which probably are involved in substrate binding capacity, as well as catalytic ativity of the enzyme. Southern blot analysis was carried to confirm the presence of this gene in potato and eucalypt (Eucalyptus grandis) genomic DNA. The cloned cDNA will be used to evaluate the impact of overexpression on celullose and hemicelluloses biosynthesis and in the tobacco (Nicotiana tabacum) and eucalypt plant development.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:32:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_patricia_diaz.pdf: 1952378 bytes, checksum: 86bdafa069ecf1310cdf6aee4e0d1849 (MD5) Previous issue date: 2008-05-20 / The knowledge on the biopolymers properties are important to predict his future industrial applications because reflects his chemical primary structure. Besides, the physical and chemical characteristics of the biopolymers are a consequence of the process used in his synthesis. The aim of this work was the study of the hydrodynamic properties of solution of biopolymers xanthan synthesized by Xanthomonas arboricola pv pruni, strains 06 and 82, and clairana FL, synthesized by Beijerinckia sp. strain 7070, in 7L fermentation volume. The results from rheological analysis, acetyl and piruvate content, ion content and thermal stability were compared with the ones obtained for commercial xanthan. The commercial xanthan is more efficient in the rheological properties due to divalent ion in their composition. The results for acetyl and piruvate content were in accordance with the literature. Thermal analysis showed presence of protein in the pv pruni xanthan´s and in clairana, but not in commercial xanthan. Hydrodynamic properties behavior of xanthan (Xc06), clairana and tara gum, in various concentrations, was examined using dynamic light scattering. Concentration regimes were determined by critical concentrations c* and c**, applying two methods. The first method was based on diffusional coefficient behavior of a range of biopolymers concentrations. A theoretical curve was proposed for results evaluation. With this method, c* and c** were determined for xanthan and tara gum , but nor for clairana due to its non-regular behavior. Distribution curves of relaxation times (DTR) were the second method applied. Distribution curves for xanthan and tara gum presented different number of relaxation modes. The concentrations where the number of modes did change corresponds to the c* and c**, determined using the first method. So, the distribution curves of relaxation times were obtained for clairana and the critical concentrations determined. Size distribution, hydrodynamic radii and polydispersity index for different concentrations were obtained from the respective correlation curves. The parameters showed dependence with solution concentration. The size distribution changed from monomodal to bimodal and to trimodal due to the increase in solution concentration. This behavior was attributed to the slow motion in diffusion due to particle aggregation formation. This aggregation causes hydrodynamic radii variation because their radii are higher than the particle radius in dilute solution. The polydispersity index increases with concentration increment, due to the appearing new peaks, while the width of the peaks of size distribution decreases. / O conhecimento sobre as propriedades dos biopolímeros é importante para predizer futuras aplicações industriais, pois reflete sua estrutura química primária. Além disso, as características físicas e químicas dos biopolímeros microbianos são conseqüência do processo utilizado em sua síntese. O presente trabalho teve como objetivo realizar a caracterização das propriedades dinâmicas de soluções dos biopolímeros xantana, sintetizada pela bactéria Xanthomonas arboricola pv pruni, e clairana, sintetizada pela bactéria Beijerinckia sp., em volume de 7L. As análises reológicas, o conteúdo dos grupos acetila e piruvato, o conteúdo de íons e a estabilidade térmica foram comparados com os resultados obtidos para uma amostra de xantana comercial. A amostra comercial apresentou propriedades reológicas superiores aos demais biopolímeros, devido a presença de íons divalentes em sua composição. Os resultados obtidos para o conteúdo de acetila e piruvato apresentaram-se compatíveis com os resultados apresentados na literatura. A análise térmica mostrou a presença de proteínas nas amostras de xantana do pv pruni e na clairana, o que não ocorreu na amostra comercial. O comportamento das propriedades hidrodinâmicas dos biopolímeros xantana (Xc06), clairana e tara, em função da concentração das soluções, foi analisado utilizando a técnica de espalhamento de luz dinâmico. Os regimes de concentração das soluções foram definidos através da determinação das concentrações críticas c* e c**, aplicando-se duas metodologias. A primeira metodologia foi baseada no comportamento do coeficiente de difusão em função da concentração das soluções, propondo-se uma curva teórica para avaliar os resultados. Aplicando esta metodologia, foi possível determinar c* e c** para a xantana e a tara, mas não para a clairana, que apresentou curva irregular. Na segunda metodologia foram analisadas as curvas de distribuição dos tempos de relaxação (DTR) para as soluções de xantana e tara. Estas curvas apresentaram diferente número de modos de relaxação, sendo observado que as concentrações nas quais o número de modos sofreu modificação corresponderam às concentrações c* e c**, determinadas utilizando a metodologia anterior. Foram então obtidas as curvas de DTR para a clairana, sendo possível determinar as concentrações críticas, bem como os regimes de concentração. Através das curvas do coeficiente de correlação foram obtidas as distribuições de tamanho, os raios hidrodinâmicos e o índice de polidispersão. Os parâmetros analisados apresentaram dependência com relação à concentração das soluções. Conforme a concentração das soluções aquosas aumentou, a distribuição de tamanhos por intensidade passou de um comportamento monomodal para bimodal e trimodal. Este comportamento foi atribuído a presença de modos lentos de difusão translacional ocasionados pela formação de aglomerados de partículas. Estes aglomerados causaram variação nos valores do raio hidrodinâmico por apresentarem raio hidrodinâmico superior ao raio das partículas em solução diluída. O índice de polidispersão aumentou com o aumento da concentração das soluções, devido ao surgimento de novos picos, enquanto a largura dos picos de distribuição de tamanho diminuiu.

Haemophilus influenzae tipo b (Hib) é uma patógeno causador de doenças como meningite. O polissacarídeo capsular (PRP) é usado como antígeno vacinal. O alto custo da vacina provém da instabilidade do PRP. Este trabalho tem por finalidade otimizar o processo de produção do PRP. Primeiro, foi escolhido um modelo matemático para a descrição da cinética de Hib. Em seguida, foi realizado um desenho experimental para avaliar os efeitos de pH e temperatura sobre a cinética. Tanto a produtividade de PRP quanto sua massa molecular foram máximas em pH 7,1, porém em temperaturas mais altas a produtividade foi maior e a massa molecular menor. As condições otimizadas foram definidas como pH 7,1 e 30 °C. Nestas condições, a massa molecular foi cerca de 78 % maior que nas condições da literatura de 37°C e pH 7,5, com uma produção de PRP equivalente. Isto resultou em maior recuperação na primeira etapa de purificação, comprovando que a condição de cultivo otimizada pode contribuir em melhores rendimentos durante o processo e assim impactar na redução do custo final da vacina. / Haemophilus influenzae type b (Hib) is a pathogen responsible for deseases like meningitis. The capsular polysaccharide (PRP) is used as antigen in vaccines. The high cost of the vaccine is due to instability of PRP. The goal of this work is to optimize the production of PRP. First, a mathematical model was selected to describe Hib kinetics. Then, an experimental design was carried out to evaluate the effects of pH and temperature. Both PRP productivity and molecular mass were optimal in pH 7.1, but at higher temperature productivity increased and molecular mass decreased. The optimal conditions were set at pH 7.1 and 30 °C. In these conditions, the molecular mass was 78 % higher, with the same amount of PRP produced. This resulted in higher recovery at the first step of purification, ensuring that the improved conditions may contribute with processes efficiency and enable reduction of the final cost of the vaccine.

O etanol celulósico a partir da palhada de cana pode elevar a produção do bioetanol, porém esta é normalmente decomposta no campo. A degradação da parede celular no campo não foi elucidada e compreender este processo auxiliará na produção de etanol celulósico. O objetivo deste trabalho foi caracterizar a degradação da palhada de cana de açúcar no campo durante um ano. Foi analisada a composição da parede celular por fracionamento e composição dos monossacarídeos. Na parede celular, observou-se redução de 26% no teor de celulose enquanto houve aumento de 13% na fração de hemiceluloses mais solúveis. Mudanças na composição dos monossacarídeos das frações mostraram que o arabinoxilano (AX) foi o primeiro polímero a ser solubilizado (após 3 meses) seguido dos <font face=\"Symbol\">b-glucanos e celulose (após 6 meses). Isto sugere que o AX é a hemicelulose mais exposta e sua solubilização permitiu a degradação da celulose após 6 meses. A partir dos dados obtidos, sugeriu-se a utilização de xilanases seguidas de glucanases numa possível ordem de enzimas para produção de etanol celulósico. / The sugarcane straw cellulosic ethanol can increase bioethanol production, but the straw is usually degraded in the field. However, the process that leads the cell wall disassembly under field conditions is unknown and understanding how this happens can improve cellulosic ethanol production. In the present work we aimed at studying how sugarcane straw is degraded in the field during a year. Cell wall composition was determined by fractioning and determination of monosaccharide composition. Results showed a decrease (ca.26%) in cellulose content and an increase of 13% in high solubility hemicelluloses fraction. Changes in monosaccharide composition showed that the first polymer to be solubilised is the arabinoxylan (AX) (after 3 months) followed by <font face=\"Symbol\">b-glucans and cellulose (after 6 months). This suggests that AX is the most exposed hemicelullose and its solubilisation allowed cellulose degradation after 6 months. Our data suggest the use of xylanases followed by glucanases as an enzyme order to be used in cellulosic ethanol production from sugarcane straw.

A tecnologia de conjugação melhorou a imunogeniddade de vacinas constituídas de polissacarídeo, especialmente em crianças. Polissacarídeos conjugados a proteínas carregadoras, como o toxóide tetânico, induzem resposta imunológica dependente de célula T e memória imunológica de longa duração. No entanto, esta tecnologia apresenta custo elevado. Assim, foi investigada a capaddade dos lipossomos de aumentar a resposta imunológica ao polissacarídeo C de Neisseria meningitidis (PSC). Camundongos foram imunizados com Iipossomos contendo PSC, conjugado toxóide tetânico-PSC ou PSC livre como controle, com dose de reforço constituída de PSC livre. Foram gerados anticorpos IgG e IgM contra PSC nos camundongos imunizados com conjugado ou Iipossomo. Os resultados mostram que lipossomos contendo PSC têm potencial para substituir a vadna conjugada toxóide tetânico-PSC. / Conjugation technology has improved the immunogenicity of polysaccharide vaccines, specially in small children. Polysaccharides conjugated to various carrier proteins, e.g. tetanus toxoid, stimulate a T cell-dependent antibody response and induce a long-term immunological memory. However, protein-polysaccharide conjugation technology is expensive and this could constitute an important drawback. Thus, immunopotentiation of Neisseria meningitidis serogroup C polysaccharide (PSC) by use of liposomes as an alternative to protein-polysaccharide C conjugates was investigated. Mice were immunized with liposomes containing PSC or tetanus toxoid-PSC conjugate or free PSC as control and boosted with free PSC. Immunogenicity of these different preparations was compared with each other. Conjugate and liposome containing PSC induced both IgG and IgM antibodies against the polysaccharide. These results show that liposomes containing entrapped PSC have potential to be used as an alternative to tetanus toxoid-PSC conjugate vaccine.

Neste trabalho, polissacarídeos não amiláceos (PNAs) da banana madura com potencial de propriedades imunomoduladoras foram obtidos por meio da remoção dos açúcares solúveis (glicose, frutose e sacarose) do purê de banana submetido a duas técnicas de extração: sólido-líquido (ESL) com agitação mecânica e assistida por ultrassom (EAU) usando etanol a 99,5 g/100 g como solvente. Para o estudo em batelada, diferentes razões da matéria-prima/solvente (1:5, 1:7 e 1:10) g/mL, tempos de extração (30, 60 e 90) min e duas temperaturas de (25 e 65) °C foram estudados. No estudo cinético, o impacto da redução da razão matéria-prima/solvente de 1:5 para 1:3 g/mL foi estudado até 90 min, nas mesmas condições estudadas na extração em batelada. O teor de açúcares solúveis (AS) medido nos extratos foi superior na temperatura de 65°C, porém às razões de 1:7 e 1:10, não resultou em maior quantidade de AS nos extratos, portanto, menores quantidades de etanol podem ser usadas diminuindo custos. Com o emprego da técnica EAU à 25 °C e tempo de extração de 30 min, foi observado que uma redução da razão matéria-prima/solvente até 1:3 g/mL produz maior rendimento de processo. No entanto, foi observado que maiores tempos de extração promoveram degradação da parede celular da matéria-prima. Entre os modelos cinéticos testados, o ajuste do modelo de Patricelli aos dados experimentais indicou que a ESL é regida pela fase de lavagem em que ocorreu 85 % da extração dos AS. Frações molares de glicose, ácidos galacturônicos, manose, arabinose, xilose, galactose de conteúdo monossacarídeo foram observadas nos rafinados, indicando possivelmente serem parte de polissacarídeos do tipo ?-glicanos, xilomananos glucomananos, arabinogalactanos e arabinoxilanos. / In this work, non-starch polysaccharides (PNAs) of ripe bananas with potential for immunomodulatory properties were obtained by means removing the soluble sugars (glucose, fructose and sucrose) from banana puree submitted to two extraction techniques: solid-liquid (SLE) with mechanical stirring and ultrasonic assisted (UAE) using 99.5 g/ 100 g ethanol as solvent. For the batch study, different ratios of the raw material/ solvent (1:5, 1:7 and 1:10) g/ mL, extraction times of (30, 60 and 90) min and two temperatures of (25 and 65 ) °C were studied. In the kinetic study, the impact of reducing the raw material/ solvent ratio from 1:5 to 1:3 g/ mL was studied up to 90 min, under the same conditions studied in batch extraction. The soluble sugar content (AS) measured in the extracts was higher at temperature of 65 °C, however, at the ratios of 1:7 and 1:10, did not result in higher amount of AS in the extracts, therefore, smaller amounts of ethanol can be costs. With the use of the UAE technique at 25 °C and extraction time of 30 min, it was observed that a reduction of the raw material / solvent ratio up to 1:3 g / mL produces a higher process yield. However, it was observed that longer extraction times promoted degradation of the cell wall of the raw material. Among the kinetic models tested, the adjustment of Patricelli model to the experimental data indicated that the SLE the predominance is by the washing phase in which 85% of the AS extractions occurred. Glucose molar fractions, galacturonic acids, mannose, arabinose, xylose, galactose of monosaccharide content were observed in the raffinates, indicating possibly being part of polysaccharides as ?-glycan, xylomannans, glucomannans, arabinogalactans and arabinoxylans.

A parede celular vegetal, estrutura essencial para as plantas, é extremamente importante para a economia humana, já que apresenta diversas utilidades, como por exemplo, fabricação de papel, fibras de vestuário, construção civil, entre outras. A maior parte da parede celular vegetal primária (aproximadamente 90%), é formada por polissacarídeos como celulose, hemiceluloses e pectinas. Os monossacarídeos, unidades formadoras dos polissacarídeos, são sintetizados, nas plantas, a partir de diferentes açúcares nucleotídeos, sendo que, o suprimento desses, pode afetar a biossíntese dos polissacarídeos da parede celular. Visando analisar o impacto da alteração do fluxo metabólico do carbono na composição da parede celular, o presente projeto de pesquisa teve como objetivo alterar a composição dos polissacarídeos da parede celular de Nicotiana tabcum, através da modulação da expressão do gene uxs, responsável pela codificação da enzima UDP-D-glucuronato descarboxilase (UDPGlcADC, EC 4.1.1.35) que converte UDP-D-glucuronato em UDP-D-xilose, importante açúcar nucleotídeo, precursor do monossacarídeo xilose. Para isso, após a clonagem do gene uxs de ervilha, foram obtidas plantas transgênicas de tabaco superexpressando esse gene. Diversas análises foram realizadas para determinação da composição química da parede celular primária e secundária dessas plantas. Pela análise de FTIR da parede celular primária, verificou-se que três linhagens transgênicas apresentaram espectrotipos consistentes, indicando uma redução na quantidade de pectinas e ligações ésteres carboxílica nessas linhagens transgênicas. Apesar de não terem sido detectadas alterações na proporção dos monossacarídeos ramnose, xilose, arabinose, manose e galactose, e na quantidade de celulose, na parede celular primária das plantas transgênicas, foram observadas diferenças na proporção de galactose não esterificada, nas linhagens que apresentaram espectrotipo. Com relação à parede celular secundária, observou-se que algumas linhagens transgênicas apresentaram maior concentração de lignina solúvel relacionada a uma redução no conteúdo de lignina insolúvel. / The plant cell wall is not only an essential structure for plants, but also an extremely important raw material in human economy. The plant cell wall has diverse utilities, for example, papermaking, textile fiber, civil construction. Polysaccharides, such as cellulose, hemicelluloses and pectins, are the major components of the primary plant cell wall (approximately 90%). These polysaccharides are formed by monosaccharides, which are synthesized in the plant from different nucleotide sugars. The suppliment of the nucleotide sugars can affect plant cell wall polysaccharides biosynthesis. Aiming at analyzing the impact of the alteration in the metabolic carbon flux on cell wall composition, the objective of this research project was to alterate the plant cell wall polysaccharides composition by the modulation of the uxs gene. This gene encodes the UDP-D-glucuronic acid decarboxylase enzyme (UDPGlcADC, EC 4.1.1.35) that promotes the conversion of UDP-D-glucuronic acid to UDP-D-xylose, an important sugar nucleotide precursor of xylose monosaccharide. To achieve this goal, the pea uxs gene was cloned and transgenic tobacco plants overexpressing this gene were obtained. Several analyses were performed to determinate the primary and secondary cell wall composition of those transgenic plants. The primary cell wall analysis by FTIR identified three transgenic lines that show different spectrotypes compared to wild type and those transgenic spectrotypes had the same features. The results indicate a reduction of pectin and ester carbonyl binding in the transgenic plants. No alterations were detected in the monosaccharide (rhamnose, xylose, arabinose, manose and galactose) proportions and the amount of cellulose in the primary cell wall of the transgenic plants. Nevertheless, differences in the proportion of unesterified galactose were observed in the same transgenic lines that showed spectrotypes. With regard to secondary cell wall, some transgenic lines showed an increase in soluble lignin which is related to a reduction in insoluble lignin.

Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / O cará-moela (Dioscorea bulbifera) é uma hortaliça não convencional que armazena substâncias de reserva em um caule aéreo modificado, e por possuir potencial nutritivo vem sendo utilizado na culinária como substituto de tubérculos tradicionais que possuem importância social e econômica como a batata inglesa e a batata doce. Há relatos na literatura que apontam para a presença de compostos de interesse biotecnológico, como saponinas, flavonoides, terpenoides, compostos fenólicos, taninos, glicosídeos, alcaloides, oxalatos, ácidos orgânicos e principalmente polissacarídeos. Para suprir as necessidades de informações sobre as propriedades dos carboidratos e suas aplicações industriais, os polissacarídeos, presentes no tubérculo do cará-moela, em estado bruto e pré-purificado, foram caracterizados quimicamente por meio de diferentes técnicas instrumentais, bem como, tiveram sua capacidade antioxidante e antimicrobiana determinada. Por meio da Ressonância Magnética Nuclear (RMN) foi possível comprovar que as amostras analisadas são formadas por macromoléculas poliméricas. Os espectros de Infravermelho com transformada de Fourier (IV-TF) apresentaram uma banda de absorção bem definida para hidroxilas (OH), característica de polissacarídeos. A utilização da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) possibilitou conhecer a morfologia das amostras, as quais são compostas por películas ou "folhas". Além disso, por Difração de Raios X (DRX) foi observado que as amostras em sua maioria são compostas por material amorfo, apresentando picos de cristalinidade em aproximadamente 21,54º e 23,62º 2θ. A análise térmica detectou três regiões de perda de massa no polissacarídeo não dialisado (PND) e dialisado (PD), nas temperaturas de 100 e 150; 150 e 175; e 550 e 425 ºC, respectivamente; associadas principalmente a desidratação da amostra e à decomposição da matéria orgânica, restando uma certa quantidade de cinzas. Também foi possível determinar a matéria orgânica presente nas amostras que foi de aproximadamente 90,80 e 89,50%, na devida ordem. Interessante atividade antioxidante foi detectada por DPPH, ABTS, FRAP, remoção do radical OH, remoção do H2O2 e poder redutor, porém não apresentaram atividade antimicrobiana frente aos 20 microrganismos testados. Os resultados obtidos neste estudo permitiram caracterizar preliminarmente o polissacarídeo da D. bulbifera, dados estes não encontrados em todo o levantamento bibliográfico realizado. Além disso, tais resultados podem nortear trabalhos futuros com a aplicação deste material industrialmente, como filmes biodegradáveis, em excipientes farmacêuticos, e no encapsulamento de compostos nutracêuticos. / Dioscorea bulbifera is an unconventional vegetable that stores reserve substances in a modified aerial stem, and because it has nutritional potential, has been used in cooking as a substitute for traditional tubers that have social and economic importance such as potatoes and the sweet potato. There are reports in the literature that point to the presence of compounds of biotechnological interest, such as saponins, flavonoids, terpenoids, phenolic compounds, tannins, glycosides, alkaloids, oxalates, organic acids and mainly polysaccharides. To meet the needs of information on the properties of carbohydrates and their industrial applications, the polysaccharides, present in the raw and pre-purified carcass of the gizzard were characterized chemically by means of different instrumental techniques, as well as their antioxidant and antimicrobial capacity. By means of Nuclear Magnetic Resonance (NMR) it was possible to prove that the analyzed samples are formed by polymeric macromolecules. The Fourier Transform Infrared (IV-TF) spectra presented a well defined absorption band for hydroxyls (OH), characteristic of polysaccharides. The use of Scanning Electron Microscopy (SEM) made it possible to know the morphology of the samples, which are composed of films or "sheets". Moreover, by X-ray diffraction (XRD) it was observed that the samples are mostly composed of amorphous material, with peaks of crystallinity at approximately 21.54º and 23.62º 2θ. Thermal analysis detected three regions of mass loss in the non-dialysed polysaccharide (PND) and dialysate (PD) at temperatures of 100 and 150; 150 and 175; and 550 and 425 °C, respectively; associated mainly with sample dewatering and organic matter decomposition, leaving a certain amount of ash remaining. It was also possible to determine the organic matter present in the samples, which was approximately 90.80 and 89.50%, in due order. Interesting antioxidant activity was detected by DPPH, ABTS, FRAP, removal of the OH radical, removal of H2O2 and reducing power, but did not present antimicrobial activity against the 20 microorganisms tested. The results obtained in this study allowed preliminary characterization of the D. bulbifera polysaccharide, data not found in the entire bibliographic survey. Moreover, such results may guide future work with the application of this material industrially, as biodegradable films, in pharmaceutical excipients, and in the encapsulation of nutraceutical compounds.

MACEDO, A. A. M.Filmes de colágeno - polissacarídeo sulfatado como matrizes com propriedades antitrombogênicas: preparação e caracterização. 2006. 77f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica)- Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, 2006. / Submitted by JOANA BEZERRA (joanabib@yahoo.com.br) on 2013-01-07T19:14:17Z No. of bitstreams: 1 2006_dis_aammacedo.pdf: 1291383 bytes, checksum: 82d27442aec13166192157ba1d4a7a47 (MD5) / Approved for entry into archive by Érica Barros(ericabarros@ufc.br) on 2013-01-09T16:59:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_dis_aammacedo.pdf: 1291383 bytes, checksum: 82d27442aec13166192157ba1d4a7a47 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-01-09T16:59:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_dis_aammacedo.pdf: 1291383 bytes, checksum: 82d27442aec13166192157ba1d4a7a47 (MD5) / This work reports the preparation and characterization of collagen-sulfated polysaccharide films and applications in coating of cardiovascular prostheses. The films were prepared by adding the sulfated polysaccharide solution on soluble collagen (0, 5, 10, 20 and 25 %). The blends of collagen-sulfated polysaccharide were casted in acrylic molds, and dried at low temperature. The physico-chemical properties of collagen-sulfated polysaccharide films, were studied using infrared spectroscopy that showed absorptions typical of collagen and sulphated polysaccharide; the thermal analysis (DSC) showed that the structural integrity of collagen was unmodified during the extraction process and the polysaccharide present in the samples did not decrease the thermal stability of the collagen, which was higher for the concentrations of 20 %. In the thermal analysis (DTG), the addition of the polysaccharide caused a small decrease of the stability of thermal degradation and when was adding 5 % of the sulfated polysaccharide to the collagen, a reduction in its stability occurs, however, in the concentrations of 10, 20 and 25 %, the stability of thermal degradation of the film increased. In the impedance spectroscopy, the results are associated possibly, to the interactions between the macromolecules. The blood compatibility was analyzed by platelet adhesion and the results showed that the films possess hemocompatibility and antitrombogenic properties. / Este trabalho aborda sobre o preparo e a caracterização de filmes de colágeno-polissacarídeo sulfatado e sua aplicação para revestimento de próteses vasculares. Os filmes foram obtidos a partir da mistura de solução de colágeno e polissacarídeo sulfatado, nas concentrações 0, 5, 10, 20 e 25 % do polissacarídeo. As soluções de colágeno-polissacarídeo sulfatado foram formatadas em moldes de acrílico em condições de baixa umidade e temperatura. A caracterização físico-química dos filmes de colágeno-polissacarídeo sulfatado foi estudada por espectrometria no infravermelho que mostraram bandas típicas do colágeno e bandas típicas do polissacarídeo sulfatado; a análise térmica por DSC mostra que a integridade estrutural do colágeno foi preservada no processo de extração e que a adição do polissacarídeo nas amostras não diminuiu a estabilidade térmica do colágeno tendo sido maior na concentração de 20 %. Na análise térmica por DTG, a adição do polissacarídeo causa um pequeno decréscimo da estabilidade de degradação térmica e ao adicionarmos 5 % do polissacarídeo sulfatado ao colágeno, ocorre uma redução em sua estabilidade, porém, a partir daí, nas concentrações 10, 20 e 25 %, a estabilidade de degradação térmica do filme vai aumentando. Na espectroscopia de impedância, os resultados estão associados, possivelmente, a interações entre as macromoléculas. A compatibilidade sangüínea foi analisada por adesão de plaquetas e os resultados mostraram que os filmes possuem hemocompatibilidade e propriedades antitrombogênicas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5507.pdf: 1818716 bytes, checksum: f253091b70b1a6a711750c2be095f5e5 (MD5) Previous issue date: 2013-08-29 / Instant coffee is one of the main products generated by food industry worldwide, consisting of solubilized fraction from roasted and grounded coffee by heat treatment in two steps: thermal extraction at 125 0C, followed by thermal hydrolysis at 180 0C of not solubilized fraction in the previous step. With a high overall yield (~ 50%) due to high temperatures used in thermal hydrolysis step in order to solubilize carbohydrates present in the coffee, this step is characterized by high energy consumption and generation of unwished volatile compounds (acetaldehyde, furfural and 5 -hydroxy methyl furfural) from thermal degradation of coffee beans constituents. The goal of this study was to evaluate the feasibility of conducting hydrolysis and solubilization of polysaccharides remaining in coffee residue after thermal extraction step (low temperature) through enzymatic hydrolysis. This alternative was further compared to the industrial process conventionally employed. Enzymatic hydrolysis experiments were performed at 50 0C and pH 5.0, using roasted arabica coffee residue obtained after thermal extraction conducted at 125 0C (Steps I and II) or at 165 0C (Step III). Solubilized fraction by thermal extraction, thermal or enzymatic hydrolysis were characterized in terms of volatiles from thermal degradation (GC-MS), carbohydrate composition (HPAEC-PAD) and sensorial evaluation. In Step I of this study, 11 commercial enzyme preparations, presenting enzymatic activities of galactomannanases, cellulases, galactanases and &#946;-glucanases, among others, able to act in coffee biopolymers (arabinogalactans - AGs, galactomannans - GMs and cellulose) were tested. Three enzyme preparations (Powercell, Galactomannanase-HBI and Ultraflo® XL) were selected due to their high activity in standard substrates (463 FPU / g, 18,554 IU / g and 1.028 IU / mL, respectively). In Step II, the influence of the concentration of enzymatic preparations Powercell, Galactomannanase-HBI and Ultraflo ® XL (independent variables) on the performance of the enzymatic process was investigated by running 11 experiments performed according to a full factorial design in two levels. Results showed that Ultraflo® XL preparation did not contribute for carbohydrates solubilization nor for yield increasing (p-value> 0.49), while enzymes present in the preparations Galactomannanase and Powercell influenced significantly the response variables favoring the release of glucose, arabinose, mannose and glactose as free and total sugars (p-value <0.1). The best results were achieved in the experimental condition conducted with 0.12% of Powercell, 0.10% of galactomannanase, and 0.12% of Ultraflo® XL, reaching up 22.3% of yield with reduced concentration of unwished volatiles. Products obtained by the three processes were also compared, resulting in similar yields for thermal extraction and enzymatic hydrolysis, whereas thermal hydrolysis yield was approximately 60% higher, due to a high solubilization of galactose. However, this product contained double concentrations of unwished volatiles compounds. In order to improve the yield of the alternative process (thermal extraction followed by enzymatic hydrolysis), in Step III the extraction temperature influence in a range of 125 to 175 0C was studied. Results showed that it is possible to increase thermal extraction temperature to 165 0C, without additional generation of unwished volatiles and with 80% increase of yield in this stage, when compared to the traditional process performed at 125 0C. Residue unsolubilized at 165 0C was then processed by thermal hydrolysis (180 0C) and enzymatic hydrolysis in 3 different experimental conditions of factorial design performed in Step II. Achieved yields were similar in thermal and enzymatic hydrolysis (~ 28%). It was also noticed that increase of thermal extraction temperature enhanced coffee biopolymers solubilization by the enzymes action, again with reduced formation of undesirable volatiles. Sensorial evaluation of soluble coffees obtained by the different process was conducted. Product generated at 125 and 165 0C showed characteristics similar to roasted and grinded coffee fresh brew. Yet, thermal hydrolyzed products in Stages II and III stood out by high acidity, while the enzymatic hydrolyzed product showed characteristic strongly bitter in Step II and neutral characteristic in Stage III, although enzymatic hydrolysis can be improved it can be used for instant coffee production. / O café solúvel é um dos principais produtos gerados pela indústria de alimentos mundial, consistindo na fração solubilizada do café torrado e moído por tratamento térmico em duas etapas: extração térmica a 125 0C, seguida por hidrólise térmica a 180 0C da fração não solubilizada na etapa anterior. Com elevado rendimento total (~ 50 %) na solubilização dos carboidratos presentes no café devido à alta temperatura empregada na etapa de hidrólise térmica, essa etapa se caracteriza por alto consumo de energia, além da geração de compostos voláteis indesejados (acetaldeído, furfural e 5-hidroxi metil furfural) provenientes da degradação térmica dos constituintes dos grãos de café. O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade de efetuar a hidrólise e solubilização dos polissacarídeos presentes no resíduo do café obtido após a etapa de extração térmica (baixa temperatura) por meio de hidrólise enzimática, além de comparar essa alternativa com o processo industrial convencionalmente empregado. Os experimentos de hidrólise enzimática foram realizados a 50 0C e pH 5,0, utilizando o resíduo de café arábica torrado obtido após extração térmica conduzida a 125 0C (Etapas I e II) ou a 165 0C (Etapa III). A fração solubilizada por extração térmica e pela hidrólise térmica ou enzimática foi caracterizada em termos de voláteis provenientes de degradação térmica por (GC-MS), composição de carboidratos (HPAEC-PAD) e avaliação sensorial. Na Etapa I do presente estudo, foram inicialmente testados 11 preparados enzimáticos comerciais apresentando atividades enzimáticas de galactomananases, celulases, galactanases e &#946;-glucanases, dentre outras, capazes de atuar nos principais biopolímeros do café (arabinogalactanos - AGs, galactomananos - GMs e celulose), sendo selecionados os produtos Powercell, Galactomananase-HBI e Ultraflo® XL devido à maior atividade enzimática em substratos padronizados (463 FPU/g, 18.554 UI/g e 1.028 UI/mL, respectiviamentes). Na Etapa II, a influência da concentração dos preparados Powercell, Galactomananase-HBI e Ultraflo® XL (variáveis independentes) no desempenho do processo de hidrólise enzimática foi investigado por meio de 11 experimentos executados de acordo com um planejamento fatorial completo em dois níveis. Os resultados mostraram que o preparado Ultraflo® XL não contribuiu (p-valor > 0,49) para solubilização de carboidratos ou aumento de rendimento, enquanto que as enzimas presentes nos preparados Powercell e Galactomananase influenciaram significativamente as respostas, favorecendo a liberação de glicose, arabinose, glactose e manose como açúcares livres e totais (p-valor < 0,1). Os melhores resultados foram alcançados na condição experimental conduzida com 0,12 % de Powercell, 0,10 % de Galactomananase, e 0,12 % de Ultraflo® XL, alcançando-se 22,3 % de rendimento com reduzida concentração de voláteis indesejados. Os produtos obtidos pelos três processos foram ainda comparados, obtendo-se rendimentos semelhantes nas extrações térmica e hidrólise enzimática, enquanto o rendimento da hidrólise térmica foi aproximadamente 60% superior devido principalmente à maior solubilização de galactose, apresentando porém o dobro de voláteis indesejados. Buscando-se aumentar o rendimento do processo alternativo (extração térmica seguida por hidrólise enzimática), na Etapa III do estudo, a influência da temperatura de extração térmica foi variada de 125 a 175 0C. Os resultados mostraram que é possível elevar a temperatura da extração térmica até 165 0C, sem geração adicional de voláteis indesejados e com aumento de 80 % no rendimento desta etapa em relação ao processo tradicional realizado a 125 0C. O resíduo não solubilizado a 165 0C foi então processado por hidrólise térmica (180 0C) e hidrólise enzimática em 3 diferentes condições experimentais avaliadas no planejamento fatorial realizado na Etapa II. Os rendimentos alcançados foram semelhantes para a hidrólise térmica e hidrólise enzimática (~28 %), constatando-se que o aumento da temperatura da extração térmica favoreceu a solubilização dos biopolímeros do café pela ação das enzimas, novamente com reduzida formação de voláteis indesejados. Efetuou-se avaliação sensorial dos cafés solúveis obtidos, sendo que os produtos gerados a 125 e 165 0C apresentaram características semelhantes ao café de coador. Já o hidrolisado obtido termicamamente nas Etapas II e III se destacou pela elevada acidez, enquanto o hidrolisado enzimático gerado na Etapa II apresentou característica fortemente amarga e o da Etapa III característica neutra, mostrando que embora necessite ser aprimorada, a hidrólise enzimática pode ser utilizada na fabricação de café solúvel.