O uso desenfreado dos recursos naturais durante as últimas décadas têm impactado drasticamente o meio ambiente, direcionando a humanidade a investir no desenvolvimento de tecnologias para produção sustentável e ecológica de novas fontes de energia renovável e de produtos verdes. Nesse âmbito, o uso de resíduos derivados da biomassa vegetal tem sido apresentado como uma promissora alternativa à substituição de combustíveis, componentes químicos e polímeros de origem fóssil. Esse material é barato, abundante e não compete direta ou indiretamente com a segurança alimentar. Hoje, mais de 200 compostos químicos e biopolímeros de valor agregado podem ser obtidos a partir do processamento de material lignocelulósico. Todavia, essa tecnologia ainda não é plenamente desenvolvida, afetando sua competitividade econômica, sendo que o maior custo atribui-se à despolimerização enzimática dos polissacarídeos que formam a parede celular vegetal (PCV). Essa etapa requer preparados enzimáticos compostos por diversas enzimas, que agem sinergicamente sobre a complexa estrutura da PCV. Dentre essas enzimas, as pectinases e xilanases desempenham um importante papel na desconstrução dos polímeros pécticos e da hemicelulose. O presente trabalho objetivou o estudo funcional e estrutural de diferentes classes de pectinases e xilanases com potencial biotecnológico, no intuito de contribuir para o desenvolvimento pleno da despolimerização enzimática da PCV. Dentro dessa perspectiva, foram estudadas: uma pectina metilesterase (Sl-PME) e uma endo-poligalacturonase (Sl-EndoPG) do inseto Sphenophorus levis; uma exo-poligalacturonase (Bl-ExoPG) de Bacillus licheniformis; uma xilanase GH10 (MT-Xyn10) e duas GH11 (MT-Xyn11a e MT-Xyn11b) identificadas no metatranscriptoma de um consórcio microbiótico derivado de compostagem de bagaço de cana-de-açúcar. A estrutura cristalográfica da Sl-PME evidenciou alta semelhança com outra PME de inseto. Também foi concluído que as PMEs de inseto são mais similares às bacterianas, quando comparadas às fúngicas e vegetais, principalmente em relação ao sulco catalítico. Além disso, PMEs de inseto, exclusivamente, apresentam uma permutação circular, possívelmente realcionada a um evento de transferência horizontal. A Bl-ExoPG apresentou-se monomérica em solução, com atividade ótima em pH neutro a 60°C, sendo estável em uma ampla faixa de pH (5-10) e com considerável termoestabilidade em elevadas temperaturas. Essa enzima, também, apresentou especificidade por pectina não-metilada, liberando unicamente monômeros de ácido galacturônico. As três xilanases estudadas apresentaram-se monoméricas em solução, com maior atividade entre 30 e 45°C e pHs de 6 a 9, retendo atividade acima de 50% nos pHs 5 e 10. Além disso, todas elas apresentam especificidade por xilano, sendo que a MT-Xyn10 apresentou, também, alta atividade sobre arabinoxilano. A MT-Xyn10 apresentou um conjunto de propriedades enzimáticas bastante atrativas às aplicações industriais, uma vez que é altamente estável em uma ampla faixa de pH (4-10), termoestável em temperaturas de até 50°C e sua ação catalítica produz diversos xilo-oligossacarídeos de alto valor agregado. A análise da estrutura cristalográfica da MT-Xyn11a revela três particularidades estruturais, compartilhadas com a MT-Xyn11b, mas não descritas para outras GH11. Dentre essas particularidades, um loop parece limitar o acesso do substrato ao sítio catalítico, contribuindo diretamente para a baixa afinidade ao substrato apresentada por essas duas enzimas. / Decades of unbridled use of natural resources have drastically affected the global environment, driving humanity to invest in the development of novel technologies for production of sustainable and ecofriendly renewable energy sources and green products. In this context, plant biomass residues have been presented as a promising alternative to fuels, chemicals and polymers derived from fossil reserves. This feedstock is abundant, cheap and does not compete directly or indirectly with food security. Today, more than 200 value-added chemicals and biopolymers can be generated by processing lignocellulosic material. However, this technology is not fully developed yet; its major costs stem from the enzymatic depolymerization of the polysaccharides that constitute the plant cell wall (PCW). This step requires enzymatic cocktails composed of several enzymes that synergistically deconstruct the complex PCW. Among these enzymes, pectinases and xylanases play an important role in the depolymerization of pectic polymers and hemicellulose. The present work is a functional and structural study of different classes of pectinase and xylanases with biotechnological potential. It intends to contribute to the full development of PCW enzymatic depolymerization. With this perspective, we studied a pectin methylesterase (Sl-PME) and an endo-polygalacturonase (Sl-EndoPG) from the insect Sphenophorus levis; an exo-polygalacturonase (Bl-ExoPG) from Bacillus licheniformis; a GH10 xylanase (MT-Xyn10); and two GH11 xylanases (MT-Xyn11a and MT-Xyn11b) from the metatranscriptome of sugarcane bagasse compost-derived microbial consortia. The Sl-PME crystallographic structure showed high similarity with other insect PME. It was also concluded that insect PMEs are more similar to bacterial PMEs than fungi or plant PMEs, especially in relation to the catalytic groove. Moreover, insect PMEs exclusively presented a circular permutation that is possibly related to an event of horizontal gene transfer. Bl-ExoPG is monomeric in solution, with optimal activity on neutral pH and 60°C, being stable in a wide pH range (5-10) and with considerable thermostability at high temperatures. This enzyme, also presented specificity for non-methylated pectin substrates, releasing only monomers of galacturonic acid as catalytic product. All three xylanases studied here are monomeric in solution, with optimal activity between 30°C and 45°C and between pHs 6 and 9, retaining more than 50% of original activity in the pHs 5 and 10. Besides, they all showed specificity for xylan, and MT-Xyn10 also showed high activity on arabinoxylan. MT-Xyn10 revealed a set of enzymatic properties attractive for industrial applications, such as high stability in a wide pH range (4-10), thermostability up to 50°C and released products that are high value-added xilo-oligosaccharides. The MT-Xyn11a crystallographic structure revealed three structural particularities shared with MT-Xyn11b, but not previously described in other GH11. Among these particularities, a loop seems to limit the substrate access to the catalytic site, contributing to the low enzyme affinity presented by both MT-Xyn11a and MT-Xyn11b.

O uso desenfreado dos recursos naturais durante as últimas décadas têm impactado drasticamente o meio ambiente, direcionando a humanidade a investir no desenvolvimento de tecnologias para produção sustentável e ecológica de novas fontes de energia renovável e de produtos verdes. Nesse âmbito, o uso de resíduos derivados da biomassa vegetal tem sido apresentado como uma promissora alternativa à substituição de combustíveis, componentes químicos e polímeros de origem fóssil. Esse material é barato, abundante e não compete direta ou indiretamente com a segurança alimentar. Hoje, mais de 200 compostos químicos e biopolímeros de valor agregado podem ser obtidos a partir do processamento de material lignocelulósico. Todavia, essa tecnologia ainda não é plenamente desenvolvida, afetando sua competitividade econômica, sendo que o maior custo atribui-se à despolimerização enzimática dos polissacarídeos que formam a parede celular vegetal (PCV). Essa etapa requer preparados enzimáticos compostos por diversas enzimas, que agem sinergicamente sobre a complexa estrutura da PCV. Dentre essas enzimas, as pectinases e xilanases desempenham um importante papel na desconstrução dos polímeros pécticos e da hemicelulose. O presente trabalho objetivou o estudo funcional e estrutural de diferentes classes de pectinases e xilanases com potencial biotecnológico, no intuito de contribuir para o desenvolvimento pleno da despolimerização enzimática da PCV. Dentro dessa perspectiva, foram estudadas: uma pectina metilesterase (Sl-PME) e uma endo-poligalacturonase (Sl-EndoPG) do inseto Sphenophorus levis; uma exo-poligalacturonase (Bl-ExoPG) de Bacillus licheniformis; uma xilanase GH10 (MT-Xyn10) e duas GH11 (MT-Xyn11a e MT-Xyn11b) identificadas no metatranscriptoma de um consórcio microbiótico derivado de compostagem de bagaço de cana-de-açúcar. A estrutura cristalográfica da Sl-PME evidenciou alta semelhança com outra PME de inseto. Também foi concluído que as PMEs de inseto são mais similares às bacterianas, quando comparadas às fúngicas e vegetais, principalmente em relação ao sulco catalítico. Além disso, PMEs de inseto, exclusivamente, apresentam uma permutação circular, possívelmente realcionada a um evento de transferência horizontal. A Bl-ExoPG apresentou-se monomérica em solução, com atividade ótima em pH neutro a 60°C, sendo estável em uma ampla faixa de pH (5-10) e com considerável termoestabilidade em elevadas temperaturas. Essa enzima, também, apresentou especificidade por pectina não-metilada, liberando unicamente monômeros de ácido galacturônico. As três xilanases estudadas apresentaram-se monoméricas em solução, com maior atividade entre 30 e 45°C e pHs de 6 a 9, retendo atividade acima de 50% nos pHs 5 e 10. Além disso, todas elas apresentam especificidade por xilano, sendo que a MT-Xyn10 apresentou, também, alta atividade sobre arabinoxilano. A MT-Xyn10 apresentou um conjunto de propriedades enzimáticas bastante atrativas às aplicações industriais, uma vez que é altamente estável em uma ampla faixa de pH (4-10), termoestável em temperaturas de até 50°C e sua ação catalítica produz diversos xilo-oligossacarídeos de alto valor agregado. A análise da estrutura cristalográfica da MT-Xyn11a revela três particularidades estruturais, compartilhadas com a MT-Xyn11b, mas não descritas para outras GH11. Dentre essas particularidades, um loop parece limitar o acesso do substrato ao sítio catalítico, contribuindo diretamente para a baixa afinidade ao substrato apresentada por essas duas enzimas. / Decades of unbridled use of natural resources have drastically affected the global environment, driving humanity to invest in the development of novel technologies for production of sustainable and ecofriendly renewable energy sources and green products. In this context, plant biomass residues have been presented as a promising alternative to fuels, chemicals and polymers derived from fossil reserves. This feedstock is abundant, cheap and does not compete directly or indirectly with food security. Today, more than 200 value-added chemicals and biopolymers can be generated by processing lignocellulosic material. However, this technology is not fully developed yet; its major costs stem from the enzymatic depolymerization of the polysaccharides that constitute the plant cell wall (PCW). This step requires enzymatic cocktails composed of several enzymes that synergistically deconstruct the complex PCW. Among these enzymes, pectinases and xylanases play an important role in the depolymerization of pectic polymers and hemicellulose. The present work is a functional and structural study of different classes of pectinase and xylanases with biotechnological potential. It intends to contribute to the full development of PCW enzymatic depolymerization. With this perspective, we studied a pectin methylesterase (Sl-PME) and an endo-polygalacturonase (Sl-EndoPG) from the insect Sphenophorus levis; an exo-polygalacturonase (Bl-ExoPG) from Bacillus licheniformis; a GH10 xylanase (MT-Xyn10); and two GH11 xylanases (MT-Xyn11a and MT-Xyn11b) from the metatranscriptome of sugarcane bagasse compost-derived microbial consortia. The Sl-PME crystallographic structure showed high similarity with other insect PME. It was also concluded that insect PMEs are more similar to bacterial PMEs than fungi or plant PMEs, especially in relation to the catalytic groove. Moreover, insect PMEs exclusively presented a circular permutation that is possibly related to an event of horizontal gene transfer. Bl-ExoPG is monomeric in solution, with optimal activity on neutral pH and 60°C, being stable in a wide pH range (5-10) and with considerable thermostability at high temperatures. This enzyme, also presented specificity for non-methylated pectin substrates, releasing only monomers of galacturonic acid as catalytic product. All three xylanases studied here are monomeric in solution, with optimal activity between 30°C and 45°C and between pHs 6 and 9, retaining more than 50% of original activity in the pHs 5 and 10. Besides, they all showed specificity for xylan, and MT-Xyn10 also showed high activity on arabinoxylan. MT-Xyn10 revealed a set of enzymatic properties attractive for industrial applications, such as high stability in a wide pH range (4-10), thermostability up to 50°C and released products that are high value-added xilo-oligosaccharides. The MT-Xyn11a crystallographic structure revealed three structural particularities shared with MT-Xyn11b, but not previously described in other GH11. Among these particularities, a loop seems to limit the substrate access to the catalytic site, contributing to the low enzyme affinity presented by both MT-Xyn11a and MT-Xyn11b.

Submitted by admin tede (tede@pucgoias.edu.br) on 2018-08-23T17:16:34Z No. of bitstreams: 1 SILVIO MAGRI FILHO.pdf: 583881 bytes, checksum: 8163d00e54a8b712b124036c73fdf2fb (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-23T17:16:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SILVIO MAGRI FILHO.pdf: 583881 bytes, checksum: 8163d00e54a8b712b124036c73fdf2fb (MD5) Previous issue date: 2013-02-22 / This work was produced and determined the activity of an enzyme complex extracted from the fungus Aspergillus awamori and evaluated the apparent digestibility coefficients (CDAs) of crude protein, gross energy and dry matter ration reference tambaqui with 3 increasing levels of enzyme solution obtained from the fungus. The experiment was a completely randomized design with four treatments (100ml water solution without enzyme/kg of ration, 100 ml of enzyme/kg feed, 150 ml of enzyme/kg of ration and 200 mL of enzymatic solution/Kg ration) and three replications in time. It was installed on Aquaculture Research Laboratory in the Department of Animal Science LAPOA - PUC Goiás. A total of 96 tambaqui, Colossoma macropomum, with an average weight of 55.69 (± 2.55) g, distributed in twelve tanks of 100 liters, system in closed recirculating water containing 8 fish per experimental unit. Fish were fed every hour in the morning, at 8:00 h, 9:00 h, 10:00 h, 11:00 h and 12:00 h. Thirty minutes after the last meal the fish were transferred to units collect feces for up to 300 L. To determine digestibility was added will feed the chromic oxide-III marked as inert. The addition of the enzyme solution improved the digestibility of the ration, increasing the utilization of dry matter, crude protein and gross energy in the inclusion level of 0.05% (P <0.05%). / Neste trabalho foi produzido e determinado a atividade de um complexo enzimático extraído do fungo Aspergillus awamori e avaliou-se os coeficiente de digestibilidade aparente (CDa) da proteína bruta, energia bruta e matéria seca de ração referência para juvenis de tambaqui com 3 níveis crescentes de solução enzimática obtida do fungo. O experimento foi montado em delineamento inteiramente casualizado com quatro tratamentos (100ml de água sem solução enzimática/Kg de ração; 100 ml de solução enzimática/Kg da ração; 150 ml de solução enzimática/Kg da ração e 200 mL de solução enzimática/Kg da ração) e três repetições no tempo. Foi instalado no Laboratório de Pesquisas em Aquicultura LAPOA do Departamento de Zootecnia da PUC Goiás. Foram utilizados 96 juvenis de tambaqui, Colossoma macropomum, com peso médio de 55,69 (±2,55) g, distribuídos em doze aquários de 100 litros, em sistema de fechado de recirculação de água, contendo 8 peixes por unidade experimental. Os peixes foram alimentados de hora em hora no período matutino, as 8:00h, 9:00h, 10:00h, 11:00h e 12:00h. Trinta minutos após a última refeição os peixes foram transferidos para as unidades de coleta de fezes, com capacidade para 300 L. Para determinação da digestibilidade foi adicionado á ração o óxido de crômio-III como marcado inerte. A adição da solução enzimática melhorou a digestibilidade aparente da ração, aumentando o aproveitamento da matéria seca, da proteína bruta e da energia bruta no nível de inclusão de 0,05% (P<0,05%).

Submitted by Eunice Novais (enovais@uepg.br) on 2018-02-20T17:13:34Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Zielinski, A. A. F..pdf: 1279368 bytes, checksum: 9aeb8abdda7a1295b105c032fb907f32 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-20T17:13:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Zielinski, A. A. F..pdf: 1279368 bytes, checksum: 9aeb8abdda7a1295b105c032fb907f32 (MD5) Previous issue date: 2013-02-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A indústria de processamento de suco de frutas teve um desenvolvimento espantoso ao longo dos últimos 100 anos e invariavelmente enzimas participaram deste fenômeno, podendo ser utilizadas na maceração, na extração e na clarificação. O objetivo deste trabalho foi verificar o impacto da aplicação de preparações enzimáticas (Ultrazym AFP L, Pectinex Ultra Clear, Pectinex SMASH XXL, Panzym YieldMASH) comerciais para auxiliar a etapa de maceração visando aumentar a produção no processamento de suco de maçã sobre as características físico e químicas dos produtos. O suco, obtido por maceração com adição de enzimas na polpa, foi extraído por força centrífuga das cultivares Fuji Suprema e Lis Gala.Esse processamento associado ao uso de técnicas estatísticas multivariadas (PCA e HCA) permitiu verificar a ação das preparações enzimáticas nos parâmetros de físico e químicos avaliados (rendimento, viscosidade, pH, açúcares, ácido D-galacturônico, acidez total, turbidez, cor, perfil de compostos fenólicos, compostos fenólicos totais e capacidade antioxidante). O uso das técnicas estatísticas multivariadas permitiu explorar e classificar de maneira a concluir a semelhança ou a diferença entre os produtos obtidos com ou sem as preparações enzimáticas. As frutas processadas em estádio de pré-maturação da cultivar Lis Gala não apresentaram mudanças nos parâmetros físicos e químicos analisados. O uso da preparação Pectinex® SMASH XXL não ocasionou mudanças na maioria dos sucos em relação aos controles (sem enzimas). As outras preparações testadas (Pectinex Ultra Clear, Ultrazym AFPL, Panzym YieldMASH) causaram alterações nesses parâmetros para todos os estádios de maturação da cultivar Fuji Suprema e para os estádios maduro e senescente da cultivar Lis Gala. O interesse nos compostos fenólicos está vinculado à sua capacidade antioxidante, a qual contribui para a proteção dos efeitos prejudiciais do estresse oxidativo na saúde humana. De acordo com o PCA e HCA, as quatro preparações enzimáticas utilizadas foram efetivas nos estádios verde e maduro da cultivar Lis Gala para aumentar a extração dos compostos fenólicos e a capacidade antioxidante (FRAP). Para a Fuji Suprema todas as enzimas foram efetivas no estádio de pré-maturação, enquanto para o estádio maduro apenas Pectinex Ultra Clear e Panzym YieldMASH foram capazes de aumentar a concentração de fenólicos e atividade antioxidante. No estádio senescente dos frutos não foi observada alteração com a aplicação das preparações enzimáticas, devido ao fato da presença das enzimas endógenas, que podem minimizar ou inibir a ação da preparação adicionada. Com os resultados encontrados destaca-se a importância de se conhecer o estádio de maturação e a cultivar selecionada no processamento de suco para a seleção adequada da preparação enzimática, visando atender a eficiência do processo e as características do produto final. / Industrial processing of fruit juices had an amazing development over the past 100 years and invariably enzymes participated in this phenomenon, they can be used in the maceration, extraction and clarification. The aim of this study was to verify the impact of the application of commercial enzymatic preparations (Ultrazym AFP L, Pectinex Ultra Clear, Pectinex SMASH XXL, Panzym YieldMASH) in the apple juice processing on the physical and chemical characteristics of the products. The juice obtained by enzymatic maceration of the pulp and extracted by centrifuge force associate to the use of multivariate statistical techniques (PCA and HCA) showed the action of the enzymatic preparations in the parameters evaluate (yield, viscosity, pH, sugars, D-galacturonic acid, total acidity, color, individual phenolic compounds, total phenolic compounds and antioxidant capacity). The use of multivariate statistical techniques allowed exploring and classifying of way to conclude that the juices obtained with or without the enzymatic preparations showed similarity or difference between them. The fruits processed in unripe stage of Lis Gala variety did not showed changes in physical and chemicals parameters evaluated. As well as, the use of Pectinex SMASH XXL did not cause changes in most juices in relation to controls (without enzymes). The other tested preparations (Pectinex Ultra Clear, Ultrazym AFPL, Panzym YieldMASH) caused changes in these parameters for all ripening stages of Fuji Suprema variety and ripe and senescent stages of Lis Gala variety. Currently the interest in phenolic compounds is attached in theirs antioxidant capacity, which contributes to the protection from the harmful effects of oxidative stress on human health. According to the PCA and HCA the four enzymatic preparations used were effective in the unripe and ripe stage for Lis Gala variety to increase the phenolic compounds and the antioxidant capacity (FRAP). For Fuji Suprema all enzymes were effective at the unripe stage, while for ripe stage only Pectinex Ultra Clear and Panzym YieldMASH were able to increase the phenolic and antioxidant properties. In senescent stage of fruits were not observed change with the application of the enzymatic preparations, due to the fact of presence of endogenous enzymes that may minimize or inhibit the action of preparation added. Based on the results found, highlights that it is necessary to know the ripening stage and the variety selected in the juice processing to proper selection of the enzymatic preparation to attend the efficiency of process and the characteristics of the final product

Na produção de suco de uva, a adição de preparados enzimáticos durante a maceração, antes da prensagem, é um pré-requisito para a obtenção de rendimentos satisfatórios de suco, além de melhorar a qualidade organoléptica, promovendo uma maior extração de cor e compostos bioativos. Uma segunda aplicação enzimática pode ser realizada após o processo de prensagem no suco ainda turvo, buscando reduzir essa turbidez, o que facilitará os processos de clarificação e filtração posteriores, aumentando a produtividade dessas etapas. Porém, existe um grande número de enzimas comerciais disponíveis para a aplicação na indústria de sucos, sendo assim, é importante avaliar o potencial de cada preparado enzimático para uma utilização correta. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da composição dos diferentes preparados enzimáticos na extração, qualidade e compostos bioativos do suco de uva elaborado com a variedade Concord. Primeiramente, o efeito de oito diferentes preparados enzimáticos foi avaliado para extração e qualidade do suco de uva. Subsequentemente, os dois preparados enzimáticos que se destacaram (Pectinex® Ultra Clear e Lallzyme® Beta), foram utilizados de forma sinérgica em um planejamento experimental, buscando encontrar a condição ótima de tempo, temperatura, concentração de enzima e proporção de Pectinex® Ultra Clear/Lallzyme® Beta, que pudesse maximizar a extração do suco de uva. E, por fim, foram obtidos agregados enzimáticos entrecruzados (CLEAs), como forma de imobilização das diferentes enzimas encontradas nos preparados enzimáticos para a clarificação do suco de uva. Os experimentos foram realizados no Laboratório de Biocatálise e Tecnologia Enzimática do ICTA/UFRGS. As uvas utilizadas nos experimentos foram da variedade Concord fornecida pela empresa Vitivinícola Jolimont, de Canela, RS. As preparações enzimáticas utilizadas foram caracterizadas em relação a cinco atividades enzimáticas, sendo elas, pectinase total (PE), poligalacturonase (PG), pectina liase (PL), pectina metil esterase (PME) e celulase (CE). Desta mesma forma, os combi-CLEAs foram caracterizados em relação as suas atividades enzimáticas, além disso, sua estabilidade, reutilização e pH e temperatura ótima foram avaliados. Os compostos bioativos foram identificados e quantificados por HPLC-DAD-MS (cromatografia líquida de alta eficiência - detector de arranjo de diodos - espectro de massa) e a atividade antioxidante foi avaliada através dos métodos de ABTS e de capacidade redutora. Rendimentos superiores de suco foram obtidos com os preparados que apresentaram altas concentrações de PG e PME ou PL. Quando, o preparado Pectinex® Ultra Clear (PUC) foi utilizado, observou-se um aumento de 8,7% na quantidade de suco extraído em comparação com o controle. Já os maiores valores de compostos bioativos foram encontrados com os preparados que apresentaram em sua composição uma maior atividade CE (Lallzyme® Beta, LB). Entretanto, quando PUC e LB foram adicionados em conjunto, maiores valores de rendimento e compostos bioativos foram encontrados. Já os combi-CLEAs, se mostraram como uma ótima forma de enzima imobilizada para a clarificação do suco de uva. Dentre os combi-CLEAs produzidos, destacaram-se o combi-CLEA-BSA devido à melhor atividade enzimática e maior estabilidade térmica (3 vezes mais que a enzima solúvel), podendo ser reutilizados por 6 ciclos com conversão total do substrato em produto. Além disso, o combi-CLEA-BSA melhorou a clarificação do suco, obtendo uma redução da turbidez de 56.7 % em 1 h. Por fim, pode-se afirmar que o trabalho atingiu melhorias produtivas e qualitativas ao suco de uva através da tecnologia enzimática. / In grape juice production, the addition of enzyme preparations during the maceration prior to pressing is a prerequisite for obtaining satisfactory juice yield, besides it improves the organoleptic quality, improving color and bioactive compounds extraction. A second enzyme application may be performed after the pressing process in cloudy juice, in order to reduce this turbidity, facilitating clarification and filtration processes. However, there are a great number of commercial enzymes available to the application on the fruit juice industry, so it is important to know the ability of each enzyme preparation for correct use. Thus, the aim of this study was to evaluate the influence of the composition of the different enzymatic preparations in the extraction, quality and bioactive compounds of grape juice from Concord variety. Firstly, the effect of eight different enzyme preparations was evaluated for extraction and quality of grape juice. Subsequently, the best enzyme preparations (Pectinex® Ultra Clear and Lallzyme® Beta) were used in an experimental design to find the optimal time, temperature, enzyme concentration and ratio of Pectinex® Ultra Clear/Lallzyme® Beta which could maximize the extraction of grape juice. Finally, cross-linked enzyme aggregates (CLEAs) were obtained as a way to immobilize the different enzymes found in the enzyme preparations for grape juice clarification. The experiments were performed at the Laboratory of Biocatalysis and Enzyme Technology, ICTA/UFRGS. The grapes (Concord variety) were provided by Vitivinícola Jolimont, Canela, RS. The enzymatic preparations were characterized through of five enzymatic activities, being total pectinase (PE), polygalacturonase (PG), pectinlyase (PL), pectin methyl esterase (PME) and cellulase (CE). In the same way, the combi-CLEAs were characterized regarding their enzymatic activities, thermal, pH and operational stabilities, and optimal pH and temperature. The bioactive compounds were identified and quantified by HPLC-DAD-MS (High Performance Liquid Chromatography - Diode Array Detector – Mass Spectrum) and the antioxidant activity was performed by the method of ABTS and reducing capacity. High juice yield was obtained with the preparations that presented higher concentrations of PG, PME or PL activities. The Pectinex® Ultra Clear, when compared with the control, provided an increase of 8.7 % in the amount of juice extracted. On the other hand, the highest values of bioactive compounds were found for preparations with higher CE activity (Lallzyme® Beta). However, when PUC and LB were added together, higher values for yield and bioactive compounds were found. Already, regarding the combi-CLEAs, it appears to be a potential immobilized enzyme for clarification of grape juice. Among the combi-CLEAs obtained, combi-CLEAs-BSA presented the best enzyme activities, higher thermal stabilities (3 times more than the soluble enzyme) and it can be reused for 6 cycles with a total conversion of substrate to product. Furthermore, the combi-CLEA-BSA improved the juice clarification, obtaining 56.7 % in turbidity reduction in 1 h. Finally, it can be concluded that the work reached productive and qualitative improvements for grape juice through enzymatic technology.

Na produção de suco de uva, a adição de preparados enzimáticos durante a maceração, antes da prensagem, é um pré-requisito para a obtenção de rendimentos satisfatórios de suco, além de melhorar a qualidade organoléptica, promovendo uma maior extração de cor e compostos bioativos. Uma segunda aplicação enzimática pode ser realizada após o processo de prensagem no suco ainda turvo, buscando reduzir essa turbidez, o que facilitará os processos de clarificação e filtração posteriores, aumentando a produtividade dessas etapas. Porém, existe um grande número de enzimas comerciais disponíveis para a aplicação na indústria de sucos, sendo assim, é importante avaliar o potencial de cada preparado enzimático para uma utilização correta. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da composição dos diferentes preparados enzimáticos na extração, qualidade e compostos bioativos do suco de uva elaborado com a variedade Concord. Primeiramente, o efeito de oito diferentes preparados enzimáticos foi avaliado para extração e qualidade do suco de uva. Subsequentemente, os dois preparados enzimáticos que se destacaram (Pectinex® Ultra Clear e Lallzyme® Beta), foram utilizados de forma sinérgica em um planejamento experimental, buscando encontrar a condição ótima de tempo, temperatura, concentração de enzima e proporção de Pectinex® Ultra Clear/Lallzyme® Beta, que pudesse maximizar a extração do suco de uva. E, por fim, foram obtidos agregados enzimáticos entrecruzados (CLEAs), como forma de imobilização das diferentes enzimas encontradas nos preparados enzimáticos para a clarificação do suco de uva. Os experimentos foram realizados no Laboratório de Biocatálise e Tecnologia Enzimática do ICTA/UFRGS. As uvas utilizadas nos experimentos foram da variedade Concord fornecida pela empresa Vitivinícola Jolimont, de Canela, RS. As preparações enzimáticas utilizadas foram caracterizadas em relação a cinco atividades enzimáticas, sendo elas, pectinase total (PE), poligalacturonase (PG), pectina liase (PL), pectina metil esterase (PME) e celulase (CE). Desta mesma forma, os combi-CLEAs foram caracterizados em relação as suas atividades enzimáticas, além disso, sua estabilidade, reutilização e pH e temperatura ótima foram avaliados. Os compostos bioativos foram identificados e quantificados por HPLC-DAD-MS (cromatografia líquida de alta eficiência - detector de arranjo de diodos - espectro de massa) e a atividade antioxidante foi avaliada através dos métodos de ABTS e de capacidade redutora. Rendimentos superiores de suco foram obtidos com os preparados que apresentaram altas concentrações de PG e PME ou PL. Quando, o preparado Pectinex® Ultra Clear (PUC) foi utilizado, observou-se um aumento de 8,7% na quantidade de suco extraído em comparação com o controle. Já os maiores valores de compostos bioativos foram encontrados com os preparados que apresentaram em sua composição uma maior atividade CE (Lallzyme® Beta, LB). Entretanto, quando PUC e LB foram adicionados em conjunto, maiores valores de rendimento e compostos bioativos foram encontrados. Já os combi-CLEAs, se mostraram como uma ótima forma de enzima imobilizada para a clarificação do suco de uva. Dentre os combi-CLEAs produzidos, destacaram-se o combi-CLEA-BSA devido à melhor atividade enzimática e maior estabilidade térmica (3 vezes mais que a enzima solúvel), podendo ser reutilizados por 6 ciclos com conversão total do substrato em produto. Além disso, o combi-CLEA-BSA melhorou a clarificação do suco, obtendo uma redução da turbidez de 56.7 % em 1 h. Por fim, pode-se afirmar que o trabalho atingiu melhorias produtivas e qualitativas ao suco de uva através da tecnologia enzimática. / In grape juice production, the addition of enzyme preparations during the maceration prior to pressing is a prerequisite for obtaining satisfactory juice yield, besides it improves the organoleptic quality, improving color and bioactive compounds extraction. A second enzyme application may be performed after the pressing process in cloudy juice, in order to reduce this turbidity, facilitating clarification and filtration processes. However, there are a great number of commercial enzymes available to the application on the fruit juice industry, so it is important to know the ability of each enzyme preparation for correct use. Thus, the aim of this study was to evaluate the influence of the composition of the different enzymatic preparations in the extraction, quality and bioactive compounds of grape juice from Concord variety. Firstly, the effect of eight different enzyme preparations was evaluated for extraction and quality of grape juice. Subsequently, the best enzyme preparations (Pectinex® Ultra Clear and Lallzyme® Beta) were used in an experimental design to find the optimal time, temperature, enzyme concentration and ratio of Pectinex® Ultra Clear/Lallzyme® Beta which could maximize the extraction of grape juice. Finally, cross-linked enzyme aggregates (CLEAs) were obtained as a way to immobilize the different enzymes found in the enzyme preparations for grape juice clarification. The experiments were performed at the Laboratory of Biocatalysis and Enzyme Technology, ICTA/UFRGS. The grapes (Concord variety) were provided by Vitivinícola Jolimont, Canela, RS. The enzymatic preparations were characterized through of five enzymatic activities, being total pectinase (PE), polygalacturonase (PG), pectinlyase (PL), pectin methyl esterase (PME) and cellulase (CE). In the same way, the combi-CLEAs were characterized regarding their enzymatic activities, thermal, pH and operational stabilities, and optimal pH and temperature. The bioactive compounds were identified and quantified by HPLC-DAD-MS (High Performance Liquid Chromatography - Diode Array Detector – Mass Spectrum) and the antioxidant activity was performed by the method of ABTS and reducing capacity. High juice yield was obtained with the preparations that presented higher concentrations of PG, PME or PL activities. The Pectinex® Ultra Clear, when compared with the control, provided an increase of 8.7 % in the amount of juice extracted. On the other hand, the highest values of bioactive compounds were found for preparations with higher CE activity (Lallzyme® Beta). However, when PUC and LB were added together, higher values for yield and bioactive compounds were found. Already, regarding the combi-CLEAs, it appears to be a potential immobilized enzyme for clarification of grape juice. Among the combi-CLEAs obtained, combi-CLEAs-BSA presented the best enzyme activities, higher thermal stabilities (3 times more than the soluble enzyme) and it can be reused for 6 cycles with a total conversion of substrate to product. Furthermore, the combi-CLEA-BSA improved the juice clarification, obtaining 56.7 % in turbidity reduction in 1 h. Finally, it can be concluded that the work reached productive and qualitative improvements for grape juice through enzymatic technology.

Na produção de suco de uva, a adição de preparados enzimáticos durante a maceração, antes da prensagem, é um pré-requisito para a obtenção de rendimentos satisfatórios de suco, além de melhorar a qualidade organoléptica, promovendo uma maior extração de cor e compostos bioativos. Uma segunda aplicação enzimática pode ser realizada após o processo de prensagem no suco ainda turvo, buscando reduzir essa turbidez, o que facilitará os processos de clarificação e filtração posteriores, aumentando a produtividade dessas etapas. Porém, existe um grande número de enzimas comerciais disponíveis para a aplicação na indústria de sucos, sendo assim, é importante avaliar o potencial de cada preparado enzimático para uma utilização correta. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da composição dos diferentes preparados enzimáticos na extração, qualidade e compostos bioativos do suco de uva elaborado com a variedade Concord. Primeiramente, o efeito de oito diferentes preparados enzimáticos foi avaliado para extração e qualidade do suco de uva. Subsequentemente, os dois preparados enzimáticos que se destacaram (Pectinex® Ultra Clear e Lallzyme® Beta), foram utilizados de forma sinérgica em um planejamento experimental, buscando encontrar a condição ótima de tempo, temperatura, concentração de enzima e proporção de Pectinex® Ultra Clear/Lallzyme® Beta, que pudesse maximizar a extração do suco de uva. E, por fim, foram obtidos agregados enzimáticos entrecruzados (CLEAs), como forma de imobilização das diferentes enzimas encontradas nos preparados enzimáticos para a clarificação do suco de uva. Os experimentos foram realizados no Laboratório de Biocatálise e Tecnologia Enzimática do ICTA/UFRGS. As uvas utilizadas nos experimentos foram da variedade Concord fornecida pela empresa Vitivinícola Jolimont, de Canela, RS. As preparações enzimáticas utilizadas foram caracterizadas em relação a cinco atividades enzimáticas, sendo elas, pectinase total (PE), poligalacturonase (PG), pectina liase (PL), pectina metil esterase (PME) e celulase (CE). Desta mesma forma, os combi-CLEAs foram caracterizados em relação as suas atividades enzimáticas, além disso, sua estabilidade, reutilização e pH e temperatura ótima foram avaliados. Os compostos bioativos foram identificados e quantificados por HPLC-DAD-MS (cromatografia líquida de alta eficiência - detector de arranjo de diodos - espectro de massa) e a atividade antioxidante foi avaliada através dos métodos de ABTS e de capacidade redutora. Rendimentos superiores de suco foram obtidos com os preparados que apresentaram altas concentrações de PG e PME ou PL. Quando, o preparado Pectinex® Ultra Clear (PUC) foi utilizado, observou-se um aumento de 8,7% na quantidade de suco extraído em comparação com o controle. Já os maiores valores de compostos bioativos foram encontrados com os preparados que apresentaram em sua composição uma maior atividade CE (Lallzyme® Beta, LB). Entretanto, quando PUC e LB foram adicionados em conjunto, maiores valores de rendimento e compostos bioativos foram encontrados. Já os combi-CLEAs, se mostraram como uma ótima forma de enzima imobilizada para a clarificação do suco de uva. Dentre os combi-CLEAs produzidos, destacaram-se o combi-CLEA-BSA devido à melhor atividade enzimática e maior estabilidade térmica (3 vezes mais que a enzima solúvel), podendo ser reutilizados por 6 ciclos com conversão total do substrato em produto. Além disso, o combi-CLEA-BSA melhorou a clarificação do suco, obtendo uma redução da turbidez de 56.7 % em 1 h. Por fim, pode-se afirmar que o trabalho atingiu melhorias produtivas e qualitativas ao suco de uva através da tecnologia enzimática. / In grape juice production, the addition of enzyme preparations during the maceration prior to pressing is a prerequisite for obtaining satisfactory juice yield, besides it improves the organoleptic quality, improving color and bioactive compounds extraction. A second enzyme application may be performed after the pressing process in cloudy juice, in order to reduce this turbidity, facilitating clarification and filtration processes. However, there are a great number of commercial enzymes available to the application on the fruit juice industry, so it is important to know the ability of each enzyme preparation for correct use. Thus, the aim of this study was to evaluate the influence of the composition of the different enzymatic preparations in the extraction, quality and bioactive compounds of grape juice from Concord variety. Firstly, the effect of eight different enzyme preparations was evaluated for extraction and quality of grape juice. Subsequently, the best enzyme preparations (Pectinex® Ultra Clear and Lallzyme® Beta) were used in an experimental design to find the optimal time, temperature, enzyme concentration and ratio of Pectinex® Ultra Clear/Lallzyme® Beta which could maximize the extraction of grape juice. Finally, cross-linked enzyme aggregates (CLEAs) were obtained as a way to immobilize the different enzymes found in the enzyme preparations for grape juice clarification. The experiments were performed at the Laboratory of Biocatalysis and Enzyme Technology, ICTA/UFRGS. The grapes (Concord variety) were provided by Vitivinícola Jolimont, Canela, RS. The enzymatic preparations were characterized through of five enzymatic activities, being total pectinase (PE), polygalacturonase (PG), pectinlyase (PL), pectin methyl esterase (PME) and cellulase (CE). In the same way, the combi-CLEAs were characterized regarding their enzymatic activities, thermal, pH and operational stabilities, and optimal pH and temperature. The bioactive compounds were identified and quantified by HPLC-DAD-MS (High Performance Liquid Chromatography - Diode Array Detector – Mass Spectrum) and the antioxidant activity was performed by the method of ABTS and reducing capacity. High juice yield was obtained with the preparations that presented higher concentrations of PG, PME or PL activities. The Pectinex® Ultra Clear, when compared with the control, provided an increase of 8.7 % in the amount of juice extracted. On the other hand, the highest values of bioactive compounds were found for preparations with higher CE activity (Lallzyme® Beta). However, when PUC and LB were added together, higher values for yield and bioactive compounds were found. Already, regarding the combi-CLEAs, it appears to be a potential immobilized enzyme for clarification of grape juice. Among the combi-CLEAs obtained, combi-CLEAs-BSA presented the best enzyme activities, higher thermal stabilities (3 times more than the soluble enzyme) and it can be reused for 6 cycles with a total conversion of substrate to product. Furthermore, the combi-CLEA-BSA improved the juice clarification, obtaining 56.7 % in turbidity reduction in 1 h. Finally, it can be concluded that the work reached productive and qualitative improvements for grape juice through enzymatic technology.

<p><strong>Apstrakt je obrađen tehnologijama za optičko prepoznavanje teksta (OCR).</strong></p><p>U radu je ispitana raspodela pektinaza u vodenim dvofaznim sistemima sastavljenim od polietilen glikola 4000 i jednog od dva dekstrana, sirovog i dekstrana 40000. Koncepcija rada je podrazumevala definisanje sistema u kojima su vr&scaron;eni eksperimenti raspodele, ispitivanje parametara raspodele pektinaza komercijalnog enzimskog preparata u model sistemima i, konačno, kultivaciju Polyporus squamosus u dvofaznim sistemima.<br />Ispitivanje uticaja masenih udela polietilen glikola na raspodelu pektinaza u model sistemu, pri konstantnom udelu sirovog dekstrana od 7.5% (w/w), pokazalo je negativan uticaj na parametre raspodele, te su najveće vrednosti koeficijenta raspodele (K) dobijene pri najmanjem ispitivanom udelu polietilen glikola, 5% (w/w), i iznosili su za endo-pektinazu (endo-p) 1.76, odnosno za egzo- pektinazu (egzo-p) 1.22. Istu zavisnost je pokazalo i ispitivanje u model sistemu sa dekstranom 40000, ali je vrednost K_endo bila mnogo niža (0.22). Povećanje udela sirovog dekstrana, pri stalnom udelu, 5% (w/w), polietilen glikola, negativno je uticalo na vrednosti parametara raspodele egzo-p, te su maksimalne vrednosti dobijene pri najmanjem udelu, 3% (w/w), dekstrana (K_egzo 0.79, prinos u gornjoj fazi (Y) 62.04%, stepen preči&scaron;ćenosti u gornjoj fazi (st.preč.) 5.5).<br />Sa povećanjem dužine veznih linija u model sistemu sa sirovim dekstranom opadale su vrednosti parametara raspodele pektinaza. Najbolji rezultati (K_endo 1.66, Y_endo 60.85%, K_egzo 0.95, Y_egzo 47.07%) dobijeni su najkraćoj veznoj liniji, dužine 7.44%. Povećanje odnosa zapremina u istom sistemu smanjilo je koeficijente raspodele endo- i egzo-p, kao i njihove stepene preči&scaron;ćenosti u gornjoj fazi, a u isto vreme povećalo prinose u toj fazi.<br />Dodatak amonijum sulfata i natrijum sulfata u model sistem polietilen glikol/sirovi dekstran u koncentraciji od po 15 mmoI/l povećao je K_endo 1-25, odnosno 1.2 puta, dok je K_egzo u prisustvu 15 mmol/l amonijum sulfata ili 5 mmol/l natrijum sulfata bio za 60% veći. Povećanje rN vrednosti KH₂PO₄-Na₂HPO₄ pufera povećalo je koeficijente raspodele oba tipa pektinaza, te je K_endo, na rN 7.5, bio 0.9, a K_egzo 0.76, na rN 7.0. Najbolja raspodela endo-p u gornju fazu model sistema ostvarena je pri 0.4 mol/l fosfatnog pufera (K 4.21, Y 85.78%, st.preč. 10). Vrednosti iznad 0.1 mol/l fosfatnog pufera nisu imale značajnijeg uticaja na raspodelu egzo-p.<br />Kultivacija Polyporus squamosus je bila moguća u dvofaznom sistemu polietilen glikol/sirovi dekstran, sa pektinom. kao inducerom, pri čemu je ostvareno odvajanje biomase od pektinaza njihovom raspodelom u suprotne faze. U sistemu sastava 5% (w/w) polietilen glikol/4% (w/w) sirovi dekstran, količina produkovane biomase je bila 4.5 puta veća od one u homogenom medijumu, ukupne egzo-p aktivnosti 1.82 puta veća, a endo-p aktivnosti jednaka onoj u homogenom medijumu. Drugog dana kultivacije ostvarene su najveće vrednosti parametara raspodele (K_endo 2.45, Y_endo 80.22%, st.preč._endo 7; K_egzo 0.6, Yegzo 49.83%, st.preč._egzo 5.19). Povećanje koncentracije amonijum sulfata za 15 mmol/l u podlozi za kultivaciju u dvofaznom sistemu sastava 5% (w/w) polietilen glikol/4% (w/w) sirovi dekstran, povećalo je koeficijent raspodele endo-p za 81%, vrednost ove aktivnost u grnjoj fazi za 37%, a da nije uticalo na raspodelu biomase P. squamosus.<br />Prisustvo različitih koncentracija fosfata nije uticalo na raspodelu biomase P. squamosus u dvofaznom sistemu. Pri 0.2 mol/l KH2PO4 postignuto je idealno odvajanje biomase od endo-p, uz K_egzo 112. Najveća vrednost ukupnih produkovanih aktivnosti oba tipa ostvarena je pri 0,1 mol/l fosfata, uz koeficijente raspodele za endo-p i egzo-p 3.9 i 0.95 i visoke stepene njihove preči&scaron;ćenosti u gornjoj fazi (5.89 i 14.36, redom).<br />Kultivacija P. squamosus je ostvarena i u dvofaznom sistemu koji je sadržao suve izlužene repine rezance, sa raspodelom biomase u donju fazu. Koeficijenti raspodele su iznosili 4.70, odnosno 2.78, za endo-p, odnosno egzo-p. Prinosi oba enzima u gornjoj fazi su bili 90.71% za endo-p i 85.24% za egzo-p, uz najveće stepene njihove preči&scaron;ćenosti, 4.26 i 7.98, redom.</p> / <p><br /><strong>Abstract was processed by technology for Optical character recognition (OCR).</strong></p><p>Partition of pectinases in aqueous two-phase systems composed of polyethylene glycol 4,000 and crude dextran or dextran 40,000 was studied in this work. As the first step, phase diagrams were constructed, than partition of commercial pectinases was studied in model systems and finally, cultivation of Polyporus squamosus in aqueous two-phase systems was conducted.<br />Increasing of the concentration of polyethylene glycol in model system at fixed 7.5% (w/w) crude dextran decreased partition parameters. Maximal values for partition coefficient (К) of endo-pectinase (endo-p), 1.76, and exo-pectinase (ехо-р), 1.22, were obtained at 5% (w/w) polyethylene glycol. The same was revealed in investigations in model system with dextran 40,000, but Kendo was lower (0.22). Increasing of concentration of crude dextran at fixed 5% (w/w) polyethylene glycol decreased partition parameters of ехо-р, so their maximal values (Кexo 0.79, top phase yield (Y) 62.04% and purification factor in top phase 5.5) were obtained at 3% (w/w) crude dextran.<br />Increasing of the tie-line length caused decreasing of partition parameters and maximal results were achieved at the shortest tie-line 7.44% (Kendo 1-66, Yendo 60.85%, Кехо 0.95, Yexo 47.07%) in model system with crude dextran. With increasing of the volume ratio, partition coefficients of endo-p and ехо-р were decreased, as well as their purification factor in top phase, while top phase yield for both enzymes had higher values.<br />The addition of 15 mmol ammonium sulphate/l and 15 mmol sodium sulphate/l in model system, composed of polyethylene glycol and crude dextran, increascd Kendo 1.25 and 1.2 times, respectively, while Кехо in the presence of 15 mmol ammonium sulphate/l or 5 mmol sodium sulphate/l was 60% higher. Increasing of рН of KH2PO4- Na2HPO4 buffer favoured partition of both endo-p and ехо- p in top phase, so Kendo was 0.9 at рН 7.5 and Кехо was 0.76 at рН 7.0. The favourable partition of endo-p in top phase was achieved in the presence of 0.4 mol phosphate buffer/l (К 4.21, Y 85.78% and purification factor in top phase 10). Concentrations of phosphate buffer above 0.1 mol/l didn&rsquo;t have significant influence on partition of ехо-р.<br />Cultivation of Роlуроrus squamosus in polyethylene glycol/crude dextran aqueous two-phase system was accomplished with pectin as inducer and biomass was separated from pectinases by their partition into opposite phases. In system composed of 5% (w/w) polyethylene glycol and 4% (w/w) crude dextran, amounts of produced biomass and ехо-р activity were 4.5 and 1.82 times higher, respectively, and endo-p activity equal to those obtained in homogeneous cultivation. At the second day of cultivation the highest values of partition parameters were obtained (Kendo 2.45, Yendo 80.22%, purification factor for endo-p 7; Кeхо 0.6, Yexo 49.83%, purification factor for ехо-р 5.19). Increasing of concentration of ammonium sulphate in two-phase medium for 15 mmol/l increased Kendo for 81% and endo-p activity in top phase for 37%, but didn&rsquo;t influence partition of biomass.<br />Presence of phosphate at various concentrations didn&rsquo;t affect partition of biomass in two-phase system. At 0.2 mol KH2PO4/I tlie onesided partition of endo-p was accomplished while Кeхо was 1.12. The highest amounts of produced activities of endo-p and ехо-р were obtained at 0.1 mol phosphate/l and partition coefficients were 3.9 and 0.95, respectively, followed by high values of purification factors in top phase (5.89 and 14.36, rcspectively).<br />Cultivation of P. squamosus was accomplished in two-phase system containing dry sugar beet extraction waste and fungal growth was restrected to bottom phase. Partition coefficients were 4.70 and 2.78 for endo-p and ехо-р, respectively. Тор phase yields amounted 90.71% for endo-p and 85.24% for ехо-р followed by the highest obtained purification factors in top phase (4.26 and 7.98, respectively).</p>

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:21:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4218.pdf: 11765337 bytes, checksum: cdae8703c8d7792c7037dde48c22c345 (MD5) Previous issue date: 2012-04-04 / Financiadora de Estudos e Projetos / Plant cell wall confers to the cell plant, structural support as well as protection against pathogens and phytophagous. Among the cell wall polysaccharides includes pectic substances, which are composed of partially methyl-esterified galacturonic acid residues linked by &#945;-1,4 glycosidic bonds. These enzymes are often synthesized by phytophatogenic micro-organisms for invasion of host plant or by own plant for modeling plant cell wall. The pectic substances are the major component of middle lamella and are natural degraded by pectinases action. Pectin methylesterase (PME) catalysis removes methyl-ester groups, and the Endo-polygalacturonase (Endo-PG) promoves the randomly hydrolysis reaction of &#945;-1,4 bonds. One of the most importante agricultural pest species of the family Curculionidae (Coleoptera: Curculionidae) is Sphenophorus levis, the sugarcane weevil. The larvae of this insect penetrate into the rhizome and build galleries in the stem, decreasing productivity and causing the death of the plant. Large damages to the crop like that are significant in the costs of products derived from sugarcane. Considering the impact of this pest in the sugarcane crop and the absence of efficient method for control, new strategies for controlling are still necessary. The analysis of the cDNA library of S. levis larvaes shows the presence of one PME and one Endo-PG genes that we called Sl-PME and Sl-EndoPG respectively. Considering the importance of studies of insect pests and the extensively use of theses pectinases in different industry fields, we performed the characterization of genomic sequences coding for S. levis pectinases (Sl-Pectinases). It was also carried out the production and characterization of a Sl-PME and a Sl-EndoPG recombinant, expressed in heterologous system. We also accomplished analysis of gene expression by qRTPCR in different stages of development as well as different tissues, and phylogenetic studies between Sl-Pectinases and other pectinases from different kingdoms. The Sl- Pectinases sequences identified, show more similar to homologous insect genes deposited in the GenBank, especially with Sitophilus oryzae. The phylogenetic analysis indicates that the insect group is more correlated with bacteria group and fungi group respectively to PMEs and EndoPGs sequences. Pectinases genomic sequences revealed two introns for Sl-EndoPG gene with 53 and 166 bp, but no one for Sl-PME gene. Both of Sl-Pectinases Recombinant showed catalytic activity. The recombinant Sl-EndoPG shows optimal activity at pH 5,06 ± 0,27 and 49,74 ± 2,49 oC, but extremely low thermostability. For the polygalacturonic acid no-methylated as substract, the enzyme revealed Km = 3,88 mg.mL-1, Vmax = 21.96 &#956;M.s-1 e Kcat = 3.137 s-1; for the citrus pectin partially methylated as substract, the enzyme presented Km = 4,98 mg.mL-1, Vmax = 17,19 &#956;M.s-1 e Kcat = 2.456 s-1. Results in expression analysis suggest that S. levis pectinases have a digestive enzymes role, actting on the midgut. The present work represents the first pectinases of insect produced in Pichia pastoris heterologous system and characterized as optimal conditions of activity, thermostability and kinetic parameters. / A parede celular vegetal confere à célula vegetal suporte estrutural, proteção contra patógenos e fitófagos. Dentre os polissacarídeos da parede celular vegetal são inclusas as substâncias pécticas, as quais são compostas por resíduos de ácido galacturônico, parcialmente esterificados, ligados em série via ligações glicosídicas &#945;- 1,4. As substâncias pécticas são o maior componente da lamela média e são naturalmente degradadas pela ação enzimática das pectinases. A Pectina metilesterase (PME) catalisa a remoção dos grupos metil-ester, e a Endo- Poligalacturonase (Endo-PG) promove a reação de hidrólise aleatória das ligações &#945;- 1,4. Essas enzimas são comumente sintetizadas por micro-organismos fitopatógenos para invasão ao hospedeiro ou pelas próprias plantas para modelamento da parede celular vegetal. Na agricultura, uma das mais importantes espécies pragas da família Curculionidae (Coleoptera: Curculionidae) é o Sphenophorus levis, o bicudo da canade- açúcar. As larvas deste inseto penetram no rizoma e constroem galerias ao longo do colmo, causando queda na produtividade ou até mesmo a morte da planta. Grandes danos na cultura como esses são significativos nos custos de produtos derivados da cana-de-açúcar. Considerando o impacto dessa praga na cultura e a ausência de eficientes métodos de controle, novas estratégias ainda são necessárias no combate à praga. A análise de uma biblioteca de cDNA de larvas do inseto S. levis mostrou a presença de genes codificantes para uma PME e uma Endo-PG, os quais nomeamos de Sl-PME e Sl-EndoPG respectivamente. Devido a importância nos estudos de insetos pragas e a extensa aplicação das pectinases em diversos campos industriais, foi promovida a caracterização das sequências genômicas codificantes para as pectinases de S. levis (Sl-Pectinases). Também foi realizada a produção e caracterização de uma Sl-PME e uma Sl-EndoPG recombinantes, expressas em sistema heterólogo. Além disso, foram conduzidas análises de expressão gênica por qRT-PCR em diferentes estágios de desenvolvimento e diferentes tecidos; e estudos filogenéticos entre as Sl-Pectinases e outras pectinases de diferentes reinos. As sequências das Sl-Pectinases identificadas apresentaram maior similaridade com genes homólogos de insetos depositados no GenBank, principalmente como o Sitophilus oryzae. A análise filogenética indicou que o grupo dos insetos é mais correlacionado com o grupo das bactérias e com o grupo de fungos, respectivamente para as sequências PMEs e Endo-PGs. As sequências genômicas das pectinases revelaram dois introns para Sl-EndoPG com 53 e 166 pb, mas nenhum para o gene Sl- PME. Ambas as Sl-Pectinases Recombinantes apresentaram atividade catalítica. A Sl- EndoPG recombinante mostrou maior atividade em pH 5,06 ± 0,27 e 49,74 ± 2,49 oC, mas baixa termoestabilidade. Para o substrato ácido poligalacturônico não metilado, a enzima revelou Km = 3,88 mg.mL-1, Vmax = 21.96 &#956;M.s-1 e Kcat = 3.137 s-1, para o substrato pectina de citrus parcialmente metilada, a enzima apresentou Km = 4,98 mg.mL-1, Vmax = 17,19 &#956;M.s-1 e Kcat = 2.456 s-1. Os resultados da análise de expressão sugerem que as pectinases de S. levis são enzimas digestivas atuantes no intestino médio. Este trabalho representa as primeiras pectinases de inseto produzidas em sistema heterólogo de Pichia pastoris e caracterizadas quanto a condições ótimas de atividade, termoestabilidade e parâmetros cinéticos.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SHARLINEFMS.pdf: 1463401 bytes, checksum: ffe101fa6bbf11d2b6fe49f4d837a15c (MD5) Previous issue date: 2007-12-20 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Pectinolytic enzymes, or simply pectinases, are complex enzymes that degrade pectic polymers. They have many uses, such as fruit juice extraction and purification, textile fiber treatment and vegetal oil extraction. The aim of this work was to study the kinetics of pectinases production by solid-state fermentation, using dry cashew apple residue as substrate and the microorganism Aspergillus niger CCT 0916. The influence of the initial medium moisture and medium supplementation with a source of nitrogen and phosphorus was evaluated using the factorial experimental planning and response surface methodology. Ammonia sulphate and potassium phosphate were used as nitrogen and phosphorus source, respectively. The variables time of contact (T) and ratio volume solvent/fermented medium (RZ), in systems with and without agitation, were evaluated in order to study the best extraction condition of the produced enzyme. Washed and unwashed cashew apple residues were tested as the growth medium. The unwashed residue was obtained by drying the residue after the extraction of the juice, while the washed residue was obtained by water washing 5 times using the proportion of 1 kg pulp/2 liters of water. Samples were taken every 12 hours for moisture content, pH, protein, reducing sugars, polygalacturonase activity (PG) and viscosity reduction. The physical-chemical composition of the residues had different sugar and pectin levels. For the unwashed residue, the peak activity was reached with 40% of initial moisture content, 1% of nitrogen supplementation without phosphorus addition after 30 hours of process. These conditions led to 16 U/g of PG activity and 82% of viscosity reduction. The calculated models reached similar values to the experimental ones in the same process conditions: 15.55 U/g of PG and 79.57% of viscosity eduction. Similarly, the greatest enzyme production for washed residue was reached with 40% initial moisture content, 1% nitrogen supplementation without phosphorus addition after 22 hours of cultivation. In this condition it was obtained polygalacturonase activity of 9.84 U/g and viscosity reduction of 81.36%. These values are close to experimental values that were of 10.1 U/g and 81%, respectively. The conditions that led to the best PG activity results was the agitated one and the best extraction condition was obtained with 100 minutes of solvent/medium contact and RZ of 5 (mL/g) / As enzimas pectinol?ticas ou pectinases formam um grupo heterog?neo de enzimas que hidrolisam as subst?ncias p?cticas, s?o usadas na extra??o de suco de fruta e sua clarifica??o, tratamento de fibra t?xtil e extra??o de ?leo vegetal. O objetivo deste trabalho foi o estudo da produ??o de pectinases (cin?tica fermentativa) atrav?s da fermenta??o em estado s?lido, usando como substrato o ped?nculo de caju seco e como agente da fermenta??o o microrganismo Aspergillus niger CCT 0916. Utilizando a metodologia do planejamento experimental fatorial e an?lise de superf?cie de resposta estudou-se a influ?ncia da umidade inicial do meio, suplementa??o do meio com fonte de nitrog?nio e fonte de f?sforo. Como fonte de nitrog?nio foi utilizado o sulfato de am?nia e como fonte de f?sforo o fosfato de pot?ssio monob?sico. Estudou-se, tamb?m, a melhor condi??o de extra??o da enzima produzida do meio de fermenta??o. Neste caso, foram estudadas as vari?veis: raz?o volume de solvente/gramas de meio fermentado e tempo de contato entre as fases, utilizando-se dois sistemas de extra??o com e sem agita??o. Como meio de cultivo foram utilizados dois res?duos do ped?nculo de caju: res?duo sem lavar e res?duo lavado. Estes res?duos diferem devido ao tratamento dado antes da secagem. O sem lavar foi obtido secando o res?duo ap?s a extra??o do suco, enquanto que o lavado, foi obtido lavando-se com ?gua, cinco vezes, ap?s a extra??o do suco, na propor??o 1 kg de baga?o para 2 litros de ?gua. A caracteriza??o f?sico-qu?mica dos res?duos mostrou composi??es diferentes, principalmente em rela??o aos teores de a??cares redutores e pectina. Durante o cultivo foram analisados, em intervalos de aproximadamente 12 horas, umidade do meio, pH, teor de prote?na, a??cares redutores, atividade da poligalacturonase (PG) e o percentual de redu??o de viscosidade. Para o res?duo sem lavar o pico de atividade foi com 40% de umidade e 1% de nitrog?nio, sem adi??o de f?sforo, com 30 horas de cultivo sendo 16 U/g de atividade de PG e 82% de redu??o de viscosidade. As equa??es emp?ricas obtidas fornecem valores bem pr?ximos aos experimentais nas mesmas condi??es de processo, 15,55 U/g de PG e 79,57% de redu??o de viscosidade para o res?duo sem lavar. Assim como para o res?duo sem lavar, para o res?duo lavado os picos de produ??o da enzima ocorreram para as mesmas condi??es de processo: umidade de 40%, nitrog?nio de 1%, sem adi??o de f?sforo, com 22 horas de cultivo. Nesta condi??o, obteve-se atividade da poligalacturonase de 9,84 U/g e percentual de redu??o de viscosidade de 81,36%. Estes valores est?o bem pr?ximos aos valores experimentais que foram de 10,1 U/g de PG e 81%, respectivamente. Na extra??o da PG o sistema que apresentou os melhores resultados de atividade foi o operado com agita??o e a melhor condi??o de extra??o foi com o tempo de contato solvente com o meio de fermenta??o de 100 minutos e a raz?o volume de solvente com o meio fermentado 5 (mL/g)