Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-03-29T13:15:32Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1146273 bytes, checksum: 4c59d7889b107c9a870070465d40075b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-29T13:15:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1146273 bytes, checksum: 4c59d7889b107c9a870070465d40075b (MD5) Previous issue date: 2013-01-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Pfaffia glomerata (Amaranthaceae), conhecida como ginseng brasileiro, é uma importante espécie medicinal nativa do Brasil. O objetivo do presente estudo foi avaliar a influência da ploidia das plantas e das condições de cultivo in vitro e ex vitro no crescimento e produção de metabólitos secundários em P. glomerata. Nesse trabalho foram utilizados explantes diploides e tetraploides induzidos artificialmente por uso de colchicina. Nas condições in vitro foram avaliados os efeitos da poliploidização, da adição de sacarose ao meio de cultura e da concentração atmosférica de CO2 nos parâmetros de crescimento e acúmulo de 20E em P. glomerata. Enquanto nas condições ex vitro analisou- se o crescimento, acúmulo de pigmentos, densidade estomática, teores de 20E e saponinas triterpênicas em função da ploidia da planta, volume de vaso e tratamento com paclobutrazol (PBZ). Todos os parâmetros de crescimento avaliados e o acúmulo de metabólitos secundários foram reprimidos em plantas tetraploides comparadas às diploides em condições de cultivo in vitro e ex vitro. Foram observadas nos indivíduos tetraploides características específicas de poliploidia, como redução da densidade estomática e aumento da relação largura/comprimento foliar. Em condições in vitro, a presença de sacarose no meio de cultura promoveu melhor crescimento, porém inibiu o acúmulo de 20E. Assim, a fotoautotrofia mostra-se mais favorável por apresentar potencial na produção comercial massal de mudas dessa espécie com altos teores de 20E. O enriquecimento de CO2 (1.000 μmol/mol de CO2) também induziu a produção de plantas com maiores biomassa e acúmulo de 20E, favoráveis ao interesse comercial. Após aclimatização, plantas de P. glomerata apresentaram forte indução nos parâmetros de crescimento quando crescidas em vasos de maior volume, enquanto a aplicação de PBZ não interferiu na produção de biomassa e metabólitos secundários. Dessa forma, a utilização de vasos de maior volume é um importante fator na produção em escala comercial de ginseng brasileiro. / Pfaffia glomerata (Amaranthaceae), known as Brazilian ginseng, is an important medicinal species native to Brazil. The objective of this study was to evaluate the influence of the ploidy level and in vitro and ex vitro culture conditions on the growth and secondary metabolite production in P. glomerata. Explants of diploids and tetraploids artificially induced by colchicine explants were used. Under in vitro conditions, we evaluated the effects of polyploidization, supplementation of sucrose to the culture medium and atmospheric CO 2 concentration on growth parameters and 20-hydroxyecdysone (20E) accumulation of P. glomerata nodal explants. Following transfer to ex vitro conditions, growth, pigment content, stomatal density, levels of 20E and saponins were analyzed according to the plant ploidy, vessel volume and treatment with paclobutrazol (PBZ). All growth characteristics and accumulation of secondary metabolites were inhibited in tetraploid background compared with diploids, both under in vitro and ex vitro conditions. Specific characteristics of polyploidy, such as reduced stomatal density and increased width/length ratio of leaves were found in tetraploid individuals. Under in vitro conditions, the presence of sucrose in the culture medium promoted better growth, but inhibited 20E accumulation. Thus, the photoautotrophy seems to be more favorable because shows potencial commercial mass production of seedlings of this species with high levels of 20E. CO2 enrichment also induced plant production with higher biomass and 20E accumulation, favorable for commercial purposes. After acclimatization, P. glomerata showed significant increase in growth parameters when it was grown in higher-volume pots, while the PBZ application did not affect the biomass and secondary metabolite production. Thereby, the use of larger pots is an important factor in commercial-scale production of Brazilian ginseng. / Não foi localizado o cpf do autor. Tese enviada pela secretaria do curso por e-mail, em 28-03-17.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-04-26T11:34:46Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2190067 bytes, checksum: 2cfae1ae5bfb26b4edf94d4d1c1d8085 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-26T11:34:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2190067 bytes, checksum: 2cfae1ae5bfb26b4edf94d4d1c1d8085 (MD5) Previous issue date: 2014-03-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conhecida popularmente como ginseng brasileiro , Pfaffia glomerata (Amaranthaceae) é uma espécie medicinal nativa do Brasil, e produz o phytoecdysteroid 20 hydroxyecdisone (20E) como seu principal ingrediente ativo. Este estudo teve como objetivo investigar se o potencial fotoautotrófico in vitro e a produção de 20E de 6 acessos de P. glomerata estão relacionados com o desempenho fotossintético e acúmulo de biomassa sob condições de cultivo ex vitro e estudar como estes parâmetros são afetados pela poliploidização artificial. Acessos de P. glomerata demonstraram capacidades fotossintéticas significativamente diferentes, resultando em variações no acúmulo de biomassa tanto in vitro quanto ex vitro. Conforme hipotetizado, os acessos com maior potencial fotoautotrófico in vitro também apresentaram maiores desempenhos fotossintéticos e acúmulo de biomassa ex vitro. Esses mesmos acessos também apresentaram a maior massa de 20E por planta ex vitro. A produção de 20E in vitro também variou entre os acessos, com a maior massa total observada nos acessos 4 e 43, que também estão entre os melhores produtores ex vitro. A poliploidização sintética mostrou-se eficiente na produção de indivíduos tetraplóides com maior potencial fotoautotrófico in vitro e acúmulo de biomassa ex vitro, embora as taxas de fotossíntese por área foliar não variaram entre diplóides e tetraplóides. Entre os 5 tetraploides gerados independentemente (P28 , P60, P68 , P75 e P75), apenas P28 apresentou um aumento efetivo no crescimento, com maior acúmulo de biomassa em relação às plantas diplóides, tanto in vitro quanto ex vitro. A poliploidização não aumentou as taxas de fotossíntese por área foliar, mas aumentou a área foliar em P28, o que pode ter resultado em um aumento da fotossíntese líquida por planta. O acúmulo de 20E in vitro foi maior em plantas diplóides que em tetraplóides. A concentração de 20E ex vitro no P28 tetraploid foi 31% maior do que em diplóides. Em comparação com diplóides, P28 apresentou o dobro da massa total 20E produzidos por planta. Em relação ao potencial fotoautotrófico in vitro, acúmulo de biomassa e produção 20E ex vitro, a indução de poliploidia e seleção de genótipos mostraram-se estratégias eficazes para alcançar uma melhor produção de P. glomerata. / Popularly known as Brazilian ginseng, Pfaffia glomerata (Amaranthaceae) is a medicinal species native to Brazil that produces the phytoecdysteroid 20- hydroxyecdisone (20E) as its main active ingredient. This study aimed to shed light if the in vitro photoautotrophic potential and 20E production of 6 P. glomerata accessions could be related to photosynthetic performance and biomass accumulation under ex vitro conditions and study how these parameters are affected by induced polyploidy. P. glomerata accessions have significantly different photosynthetic capacities, resulting in differential biomass accumulation both in vitro and ex vitro. As hypothesized, the accessions with the highest photoautotrophic potential also showed greater photosynthetic performances and biomass accumulation ex vitro. The same accessions also showed the highest 20E mass per plant ex vitro. 20E production in vitro also varied among accessions, with the highest total mass achieved by accessions 4 and 43, which are also among the best producers ex vitro. Synthetic polyploidization was efficient in producing tetraploid individuals with increased in vitro photoautotrophic potential and ex vitro biomass accumulation, although photosynthetic rates per leaf area did not vary between diploids and tetraploids. Among the 5 independently generated tetraploids tested (P28, P60, P68, P75 and P75), only P28 showed effectively increased growth performance, with higher biomass accumulation in vitro and ex vitro in comparison to diploid plants. Polyploidization did not increase the photosynthetic rates per leaf area, but increased leaf area in P28, what may have resulted in an increased net photosynthesis per plant. 20E accumulation in vitro was higher in diploid plants than in tetraploids. The 20E content ex vitro in the tetraploid P28 was 31% greater than in diploids. In comparison to diploids, P28 showed the double of the total 20E mass produced per plant. The induction of polyploidy and selection of genotypes showed to be effective strategies to achieve an improved P. glomerata production in terms of higher in vitro photoautotrophic potential, biomass accumulation and 20E production ex vitro.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-05-18T16:45:23Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1608119 bytes, checksum: 4bfe7cf50a62d7c65e4e1a64b88c1ac7 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-18T16:45:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1608119 bytes, checksum: 4bfe7cf50a62d7c65e4e1a64b88c1ac7 (MD5) Previous issue date: 2012-03-08 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Plantas do gênero Pfaffia estão entre as principais espécies medicinais comercializadas no Brasil, sendo suas propriedades medicinais atribuídas a substâncias presentes nas raízes. É grande a necessidade o desenvolvimento de protocolos que viabilizem a propagação em larga escala dessa espécie para garantia de suprimento de material propagativo, em qualidade e quantidade. Sendo assim, esse trabalho objetivou o desenvolvimento de protocolos para a produção rápida e em larga escala da espécie e promover a tuberização das raízes de plantas cultivadas in vitro, uma vez que esse é o principal órgão comercializado. Para a promoção de multibrotações axilares in vitro, segmentos nodais dos acessos 04 e 13 foram inoculados em frascos com meio MS acrescido com 0,5 mg L -1 de BA + ANA, em diferentes fontes de carbono (0,1M, 0,2 M ou 0,3 M de glicose ou sacarose), por 30 dias de cultivo. Foi avaliado o número de brotos produzidos, sendo observado a formação e coloração dos calos. Para viabilização da produção in vitro de 20-E, segmentos nodais dos acessos 4 e 13 foram inoculados em recipientes tipo Magentas ® contendo meio MS com diferentes fontes de carbono (glicose a 0,1 M e 0,2 M; sacarose a 0,1 M ou 0,2 M; a combinação de sacarose + glicose 0,1 M ou 0,2 M) e sem fonte de carbono (controle), e ensacados em saco plástico com filtro bacteriológico, por 30 dias de cultivo. Foram avaliados o comprimento médio das plantas, a massa seca da parte aérea e raízes, verificando-se a porcentagem de 20-E na massa seca de folhas e raízes nos diferentes tratamentos e realizou-se analise mocromorfometrica das folhas. Para promoção da tuberização in vitro, segmentos nodais dos acessos 22 e 43 foram inoculados em frascos de vidro contendo meio MS acrescido com diferentes combinação de regulador de crescimento (0,5 mg.L -1 de BA; 0,5 BA + AIB; 0,5 BA + 1,0 DE AIB; 0,5 AIB) e sem regulador de crescimento (controle) por 10 dias. Após, os explantes foram transferidos para frascos contendo 0,2 M de sacarose por 30 dias de cultivo. Foram avaliados a porcentagem de cobertura do fundo do frasco por raízes, massa seca da parte aérea e raízes. No experimento de multibrotações, foi observada a formação de calos na base dos explantes em todos os tratamentos, sendo a coloração dos calos do acesso 13 variando de branco a verde claro e dos brotos de verde claro a róseo. No acesso 4, a coloração dos calos variou de branco a verde escuro arroxeado. A característica de formação de multibrotações se mostrou genótipo-dependente, sendo o acesso 04 superior ao acesso 13 quando cultivado em glicose ou sacarose a 0,1 M (35 e 43 brotos/explantes). Para o teor de 20-E também foram observados efeitos significativos entre os acessos e as fontes de carbono, sendo do acesso 13 as maiores médias tanto para raízes quanto folhas (1,02 e 1,07%). As maiores médias para o comprimento da planta, massa seca das raízes e parte aérea foi observada para o acesso 13. Na análise micromorfométrica das folhas em ambas as faces, o número de células epidérmicas, estômatos, e densidade estomática foram superiores no acesso 13 em relação ao acesso 04. O protocolo proposto para indução de raízes tuberiformes foi ineficaz, entretanto, plantas do acesso 43 apresentaram maior massa seca da parte aérea em relação ao acesso 22 e sendo dos tratamentos com 0,5 mg.L -1 de BA as maiores médias para massa seca da parte aérea e raízes. Não houve efeito significativo nos acessos e reguladores de crescimento para porcentagem de enraizamento e dos acessos para massa seca das raízes. Em conformidade com os resultados, esses servirão para auxilio de pesquisas futuras sobre Pfaffia glomerata. / Plants of the genus Pfaffia are among the most traded medicinal species in Brazil whose medicinal properties are attributed to substances present in the roots. There is a great need for developing protocols to enable the large-scale propagation of this species and assure supply of large amounts of high quality propagation material. Thus, this study aimed to develop protocols for the rapid and large scale production of Pfaffia species and promote root tuberization of plants grown in vitro, since this is the main traded part. For in vitro axillary bud proliferation, nodal segments of the accessions 4 and 13 were inoculated in Magenta ® boxes containing MS medium supplemented with 0.5 mg L -1 BA + NAA, in different carbon sources (0.1 M, 0.2 M or 0.3 M of glucose or sucrose), for 30 days in culture. The number of shoots produced was recorded and the formation and color of calli were evaluated. To promote in vitro production of 20-E, nodal segments of accessions 4 and 13 were inoculated into Magenta ® boxes containing MS medium with different carbon sources (0.1 M and 0.2 M glucose; 0.1 M or 0.2 M sucrose; and the combination of sucrose + 0.1 M or 0.2 M glucose) and a control without carbon source, and bagged in plastic bags with bacteriological filter, for 30 days of culture. The mean length of plants, dry mass of shoots and roots, the percentage of 20-E in the dry mass of leaves and roots of the different treatments were evaluated and the micro-morphometric analysis of leaves was performed. To promote the tuberization in vitro of roots, nodal segments of accessions 22 and 43 access were inoculated in glass jars containing MS medium supplemented with different combinations of growth regulators (0.5 mg l -1 BA; 0.5 BA + AIB; 0.5 BA + 1.0 AIB; 0.5 AIB) and without growth regulators (control), for 10 days. The explants were then transferred to jars containing 0.2 M sucrose for 30 days of culture. The percentage of the bottom of the jar that was covered by roots, the dry mass of shoots and dry mass of roots were evaluated. In the experiment of axillary bud proliferation, there was formation of callus at the base of the explants in all treatments, and the color of the calli of accession 13 ranged from white to light green and the color of shoots from light green to pinkish. For accession 4, the color of the calli varied from white to dark green and purple. The characteristic axillary bud proliferation proved genotype-dependent: accession 4 was superior to accession 13 when grown on glucose or sucrose 0.1 M (35 and 43 shoots/explant). The content of E-20 also showed significant effects between the accessions and the carbon sources: accession 13 showed the highest means for both roots and leaves (1.02 and 1.07%). The highest means for plant height, dry mass of roots and shoots were recorded for accession 13. In the micromorphometric analysis of both sides of the leaves, the number of epidermal cells, stomata, and stomatal density were higher in the accession 13 compared with the accession 04. The protocol proposed for tuber induction was ineffective, however, plants of accession 43 had higher shoot dry mass in relation to accession 22. The treatments with 0.5 mg.L -1 BA provided the highest means for dry mass of shoots and roots. There was neither significant effect of accession and growth regulator on percentage of rooting nor effect of accession on root dry mass. The results of this study will serve to guide future research on Pfaffia glomerata. / Dissertação antiga

Orientadores: Fernando Antonio Cabral, Carmen Lucia Queiroga / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-24T20:47:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bitencourt_RaphaelaGabri_M.pdf: 3804854 bytes, checksum: 637f4c96c752119c1bf3fe68678e9bbb (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Saponinas são compostos que se destacam por apresentarem ações farmacológicas, e também por serem empregadas nas indústrias de alimentos e de cosméticos devido às suas propriedades físico-químicas, tais como agentes de superfície. Processos de extração com dióxido de carbono supercrítico (scCO2), como substituto de solventes orgânicos tóxicos representam uma boa opção para extração de compostos bioativos, pois produzem extratos e resíduos isentos de solventes indesejáveis sendo, portanto, tecnologias limpas. Neste sentido, este trabalho teve como objetivo extrair e fracionar saponinas a partir de três fontes vegetais, sendo elas raízes de Pfaffia glomerata e de Hebanthe eriantha, conhecidas como ginseng brasileiro, e frutos de Melia azedarach, utilizando um processo sequencial em leito fixo usando scCO2, etanol e água como solventes. As extrações foram realizadas a 50 oC e 300 bar e em quatro etapas sequenciais. Na primeira etapa utilizou-se como solvente scCO2, na segunda escoou-se pelo leito fixo uma mistura scCO2 + etanol na proporção 70:30 (m/m) e, etanol puro e uma mistura etanol/água (70:30 v/v) foram usados nas terceira e quarta etapas, respectivamente. A eficiência do processo de extração e fracionamento foi avaliada com base: 1) nos valores de rendimento de extração, 2) na presença de saponinas, as quais foram monitoradas por cromatografia em camada delgada (CCD) e 3) pela capacidade de redução da tensão superficial de soluções aquosas. Os extratos de M. azedarach ainda foram avaliados quanto ao teor de fenóis e flavonoides totais, perfil químico de compostos voláteis por CG- EM e por espectrometria de massas (ESI-EM). As raízes estudadas apresentaram curvas de extração (cinética) e rendimento semelhantes entre si nas três primeiras etapas. Os rendimentos de extração para as quatro etapas de extração foram 0,16; 0,55; 1,00 e 6,9 % para raízes de P. glomerata e 0,17; 0,58; 0,89 e 28 % para raízes de H. eriantha, respectivamente, indicando presença majoritária de compostos de maior polaridade nestas espécies. Os rendimentos de extração a partir de frutos de M. azedarach apresentaram-se maiores (7,6; 6,4; 19 e 12,3 %) que os de raízes de ginseng brasileiro. As análises por CCD mostraram que o processo de extração foi seletivo de acordo com a polaridade do solvente utilizado, fornecendo frações enriquecidas em diferentes compostos. Os extratos das três matrizes vegetais obtidos pela mistura de dióxido de carbono e etanol (SCEE) apresentaram a maior redução da tensão superficial, apresentando valores de 25,0; 25,0 e 26,9 mN.m-1 para P. glomerata, H. eriantha e M. azedarach, respectivamente, contra 36,3 mN.m-1 para solução de surfactante sintético (dodecil sulfato de sódio). Este resultado sugere que esta capacidade está associada a presença de saponinas de menor polaridade. E, ainda, verificou-se que as saponinas de ginseng brasileiro apresentam concentração micelar crítica (CMC) ? 20 g.L-1. Os maiores teores de compostos fenólicos dos extratos de M. azedarach foram obtidos nos extratos hidroalcoólico (21,6 mg de EAG/g de extrato) e SCEE (20,6 mg de EAG/g de extrato). Não foi verificada presença significativa de compostos voláteis em frutos de M. azedarach por CG-EM. Análises de EM identificaram ácidos graxos (linoleico, palmítico e mirístico) e azedaraquina C (limonoide) no extrato supercrítico e compostos fenólicos (ácido cafeico e ácido málico) nos demais extratos. Por fim, o dióxido de carbono supercrítico mostrou-se seletivo às saponinas com maior capacidade de reduzir a tensão superficial de soluções aquosas, quando utilizado com etanol como cossolvente e, no geral, o processo de extração sequencial em leito fixo utilizando o solventes "verdes" apresentou-se como uma boa alternativa ao uso de solventes orgânicos para extrair e fracionar saponinas presentes em diferentes fontes vegetais / Abstract: Saponins are compounds that stand out due to their pharmacological actions, and also because they are employed by food and cosmetics industry due to its physicochemical properties, such as surfactants. Extraction processes with supercritical carbon dioxide (scCO2) as a substitute of toxic organic solvents represent a good option for extracting biocompounds since they obtain free of undesirable solvents extracts and residues thus being a green technology. Therefore, this study aimed to extract and fractionate saponins of three plant sources: roots of Pfaffia glomerata and Hebanthe eriantha (Brazilian ginseng) and fruits of Melia azedarach, by a sequential process in fixed bed using scCO2, ethanol and water as solvents. The extractions were performed at 50 °C and 300 bar in four sequential steps. In the first step scCO2 was used as solvent; in the second scCO2/ethanol mixture, mass ratio 70:30 (w/w); pure ethanol and ethanol/water mixture 70:30 (v/v) were used in the third and fourth stages, respectively. The efficiency of extraction and fractionation process was evaluated based on: 1) the extraction yield, 2) presence of saponins, which were monitored by thin layer chromatography (TLC) and 3) the potential of extracts to reduce the surface tension of aqueous solutions. The extracts of Melia azedarach also were evaluated for their content of total phenols and flavonoids, chemical profile by GC-MS and mass spectrometry (ESI-MS). The roots studied presented similar overall extraction curves (kinetic) and yields in the first three steps. The extraction yields for the four stages of extraction were 0.16, 0.55, 1.00 and 6.9 % for roots of P. glomerata and 0.17, 0.58, 0.89 and 28 % for H. eriantha roots, respectively, showing predominant presence of polar compounds in these species. The extraction yields from fruits of M. azedarach were higher (7.6, 6.4, 19 and 12.3 %) than roots of Brazilian ginseng. Analyses by TLC indicated that process was selective in accordance with the polarity of the solvent used providing fractions enriched in different compounds. The extracts of three plant matrices obtained by carbon dioxide and ethanol mixture (SCEE) presented highest ability to reduce surface tension, with values of 25.0, 25.0 and 26.9 mN.m- 1 for P. glomerata, H. eriantha and M. azedarach, respectively, against 36.3 mN.m-1 for a synthetic surfactant solution (sodium dodecyl sulphate). This result suggests that ability is associated with the presence of less polar saponins. And further, Brazilian ginseng saponins have critical micelle concentration (CMC) ? 20 g.L-1. The highest levels of phenolic compounds of M. azedarach were obtained in hydroalcoholic extract (21.6 mg EAG/g extract) and SCEE (20.6 mg EAG/g extract). It was not observed a significant presence of volatile compounds in fruits of M. azedarach by GC-MS. ESI-MS analyses identified fatty acids (linoleic, palmitic and myristic acid) and azedarachin C (limonoid) in supercritical extract (SCE) and the presence of phenolic compounds (caffeic and malic acid) in the other extracts. Finally, the supercritical carbon dioxide has shown to be selective for saponins with the highest capacity to reduce the surface tension of water when used with ethanol as cosolvent. In general, process of sequential fixed bed extraction with green solvents represents a great alternative instead of using organic solvents to extract and fractionate saponins present in different plant sources / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestra em Engenharia de Alimentos

Orientador: Maria Angela de Almeida Meireles / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-25T04:15:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Debien_IsabelCristinadoNascimento_D.pdf: 14354516 bytes, checksum: 30a73e64c77ed62ec9c96b7c5a8067b0 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O presente projeto de doutorado foi desenvolvido em duas etapas: (1) Estudo da extração com fluido supercrítico e com líquido pressurizado dos ecdisteróides do Ginseng brasileiro (Pfaffia glomerata) e (2) Estudo do equilíbrio de fases de sistemas complexos. Etapa 1: Espécies do gênero Pfaffia são popularmente conhecidas como substituto do gênero Panax devido a sua morfologia e propriedades bioativas semelhantes. Dentre as espécies do gênero Pfaffia, a Pfaffia glomerata, popularmente conhecida como Ginseng brasileiro, se destaca devido à presença de ecdisteróides. Comercialmente, esse composto é obtido através de métodos convencionais de extração sólido-líquido, onde uma grande quantidade de solvente é utilizada. Atualmente, há um crescente interesse por métodos de extração que agridam menos o meio ambiente, como é o caso da extração com fluido supercrítico (SFE) e com líquido pressurizado (PLE) que possibilitam a extração de compostos bioativos utilizando altas temperaturas e pressões com menor consumo de solvente. Nessa etapa do trabalho os objetivos foram: (a) realizar um estudo preliminar da extração com fluido supercrítico da beta-ecdisona das raízes de Ginseng brasileiro (Pfaffia glomerata). Foram avaliados os efeitos da pressão (20 e 30 MPa) e quantidade de cossolvente utilizada (15, 75 e 90 % de etanol) no comportamento da curva global de extração (OEC) e no teor de beta-ecdisona no extrato. Usando dióxido de carbono (CO2): etanol (EtOH) (85:15, v/v) como solvente a 20 MPa, maiores quantidade de beta-ecdisona foram obtidas em um menor tempo de processo. O aumento da proporção de etanol na mistura (cossolvente) resultou no aumento do rendimento da extração e do teor de beta-ecdisona em relação a quantidade de matéria-prima; (b) realizar um estudo da extração com líquido pressurizado da beta-ecdisona das raízes de Ginseng brasileiro. Foram avaliados os efeitos da temperatura (333 ¿ 393 K), pressão (8 ¿ 30 MPa) e do solvente (EtOH e EtOH : H2O (80:20 v/v)) no rendimento global, atividade antioxidante e teor de beta-ecdisona dos extratos. O aumento da temperatura ocasionou o aumento do rendimento global, chegando a 25 % (base seca). Assim, pode-se concluir que aumentando a temperatura a seletividade do solvente diminui, uma vez que ocorre a coextração de outros compostos além dos ecdisteróides. Extratos com maior atividade antioxidante foram obtidos quando o solvente de extração é a mistura EtOH: H2O (80:20, v/v). Quando o EtOH puro foi usado como solvente uma maior recuperação de beta-ecdisona foi obtida. Cerca de 5 % de beta-ecdisona nos extratos foi obtida usando etanol a 393 K, enquanto a pressão não afetou significativamente. Assim a melhor condição de extração em termos do teor de beta-ecdisona (393 K, 8 MPa e etanol como solvente) foi selecionada para a realização do estudo cinético. Na OEC foi possível observar que na primeira hora de extração aproximadamente 70 % do total do rendimento e 74 % do total de massa de beta-ecdisona foi obtido. O custo de manufatura foi avaliado na condição da cinética, onde foram obtidos maiores teores de beta-ecdisona quanto maior a capacidade do extrator. Os custos de manufatura, tanto em relação a quantidade de extrato quanto em relação a quantidade de beta-ecdisona recuperada no processo de PLE, foram 14 e 8 vezes maiores do que os obtidos no processo de SFE, respectivamente. Etapa 2: Polímeros biodegradáveis tem recebido maior atenção devido ao seu potencial para aplicações na área médica e na indústria de alimentos, dentre eles o poli (L-lactídeo) (PLA) principalmente por causa da sua biocompatibilidade e características sustentáveis. Ao longo dos últimos anos, a síntese de tais biopolímeros pela reação de polimerização utilizando a técnica de abertura do anel aromático catalisada enzimaticamente em fluidos comprimidos tem se mostrado bastante promissora. O objetivo nessa etapa do trabalho foi medir os dados de equilíbrio de fases dos sitemas L-ácido láctico + (propano + etanol) e L-ácido láctico + (CO2 + etanol). Os experimentos foram realizados numa célula de equilíbrio de fases com visualização utilizando o método estático sintético, em temperaturas de 323,15 a 353,15 K e pressões até 25 MPa, mantendo constante a fração mássica de etanol:CO2 (ou propano) de 1:9. Para o sistema L-ácido láctico + (propano + etanol) foram observadas as transições líquido-vapor, líquido-líquido e líquido-líquido-vapor, enquanto que para o sistema L-ácido láctico + (CO2 + etanol) foram observadas somente as transições líquido-líquido. Os resultados mostraram que o sistema L-ácido láctico + (propano + etanol) apresenta transições do tipo UCST (Upper Critical Solution Temperature) e um UCEP (Upper Critical End Point), enquanto o sistema L-ácido láctico + (CO2 + etanol) apresenta um comportamento do tipo LCST (Lower Critical Solution Temperature). Foi realizada a modelagem termodinâmica dos dados experimentais obtidos utilizando a equação de estado de Peng-Robinson com regra de mistura quadrática de van der Waals (PR-vdW2) e com regra de mistura de Wong-Sandler (PR-WS). Os resultados mostraram que os modelos PR-vdW2 e PR-WS foram capazes de representar satisfatoriamente o comportamento de fases do sistema L-ácido láctico + (dióxido de carbono + etanol). Entretanto, para o sistema L-ácido láctico + (propano + etanol), o modelo PR-vdW2 não foi capaz de descrever apropriadamente o seu comportamento / Abstract: The doctoral project is being developed in two steps: (1) Supercritical fluid and pressurized liquid extraction study of Brazilian ginseng (Pfaffia glomerata) ecdysteroids and (2) Phase equilibrium data of complex systems. Step 1: Species of the genus Pfaffia are popularly known as substitute for Panax due their similar morphology and bioactive properties. Among them, Pfaffia glomerata has received special attention due the presence of ecdysteroids. Commercially, this compound is obtained by conventional solid-liquid extraction methods, that is, using large quantities of solvents. Nowadays, more environmentally friend methods are preferred, like supercritical fluid (SFE) and pressurized liquid extraction (PLE) that enables extraction of bioactive compounds under high temperatures and pressures. The aim of this step of work is: (a) preliminary study the supercritical fluid extraction of Brazilian ginseng (Pfaffia glomerata) ecdysteroids. The effects of pressure (20 and 30 MPa) and cosolvent amount (10, 15, 75 and 90 % of Ethanol) on the behavior of overall extraction curve (OEC) and content of beta-ecdysone were studied. The larger amounts of beta-ecdysone were obtained in shorter processing time using CO2: EtOH (85:15, v/v) as extracting solvent at 20 MPa. The higher proportion of EtOH in the mixture leads an increase an extraction yield and an increase a beta-ecdysone content relative a raw material amount. (b) study the pressurized liquid extraction of Brazilian ginseng (Pfaffia glomerata) ecdysteroids. The effects of temperature (333 ¿ 393 K), pressure (8 ¿ 30 MPa) and solvent [ethanol and ethanol:water (80:20 v/v)] on the global yield extraction, antioxidant activity and beta-ecdysone content of the extracts from Brazilian ginseng (Pfaffia glomerata) roots were studied. The extraction global yield increased with the increase in temperature (333 ¿ 393 K) reaching up to 25 % (dry basis). As the temperature increased the selectivity of the extracting solvent decreased promoting the co-extraction of other compounds besides the ecdysteroids. The use of EtOH:H2O (80:20 v/v) as extracting solvent produced extracts with the highest antioxidant activity. The recovery of beta-ecdysone was maximized when EtOH was used, besides fractions containing up to 5 % of beta-ecdysone were obtained using this solvent at 393 K, while pressure did not affect it. Thus the better extraction condition in terms of beta-ecdysone was selected (393 K, 8 MPa and ethanol as extracting solvent) and the kinetic extraction study was realized. From the overall extraction curve obtained it was possible to verify that in the first hour of extraction approximately 70 % of the total yield and 74 % of the total beta-ecdysone mass are obtained. The cost of manufacturing (COM) was evaluated in the kinetic condition in which was obtained the highest beta-ecdysone content; the increase of the extractor capacity significantly decreased the COM. The COMs for the crude extract and beta-ecdysone obtained by this novel process were 14-fold and 8-fold lower than that for the SFE process, respectively. Step 2: Biodegradable polymers has received increased attention due to their potential applications in medicine and food industry, with highlights to poly (L-lactic acid) (PLA) mainly because of its biocompatibility and resorbable features. Over the last years, synthesis of such biopolymer by enzyme-catalyzed ring-opening polymerization of L-lactic acid in compressed fluids has been considered a promising route over. The aim of this step of work is to report phase equilibrium data (cloud points) of L-lactic acid + (propane + ethanol) and L-lactic acid + (carbon dioxide + ethanol). Phase equilibrium experiments were conducted in a variable-volume view cell employing the static synthetic method, from 323.15 K to 353.15 K and pressures up to 25 MPa, keeping constant the mass ratio of ethanol to CO2 or propane at 1:9. For the (propane + ethanol) + L-lactic acid it was observed vapor-liquid, liquid-liquid and vapor-liquid-liquid, while for (carbon dioxide + ethanol) + L-lactic acid only liquid-liquid type transitions were recorded. Results show that the system (propane + ethanol) + L-lactic acid present UCST (Upper Critical Solution Temperature) transition type and an UCEP (Upper Critical End Point), whereas the system (carbon dioxide + ethanol) + L-lactic acid exhibit LCST (Lower Critical Solution Temperature) behavior. The experimental data were modeled using the Peng-Robinson equation of state with the classical van der Waals quadratic mixing rule (PR-vdW2) and with the Wong-Sandler mixing rule (PR-WS). It is shown that the PR-vdW2 and PR-WS models were both able to satisfactorily represent the phase behavior of the system L-lactic acid + (carbon dioxide + ethanol). However, for the system L-lactic acid + (propane + ethanol), the PR-vdW2 model was not able to appropriately describe its phase behavior / Doutorado / Engenharia de Alimentos / Doutora em Engenharia de Alimentos

Pfaffia glomerata (Spregen.) Pedersen stands out as a species of great medical and commercial importance due to its major secondary metabolite β-ecdysone, which content can vary in roots under adverse conditions as nutritional stress. The aim of this study was to evaluate the effects of increasing concentrations of Cu and P in soil on the production of β-ecdysone of two accessions of P. glomerata (JB and BRA). The plants used were obtained through in vitro micropropagation and were subsequently acclimatized in hydroponics and then transplanted and grown in pots containing 4 kg of a Paleudalf soil, under glasshouse conditions. Twelve treatments were evaluated in a full factorial scheme (4x3), represented by the combination of four Cu levels (0, 20, 40 and 80 mg kg-1) and three P levels (10, 60 and 120 mg kg-1). After 100 days, the plants were harvested for evaluation of growth, nutrient content and root production of β-ecdysone. The maximum dry matter production of plants for both accesses (JB and BRA) occurred at doses of 40 mg kg-1 Cu and 10 mg kg-1 of P, and root dry matter of JB access was significantly higher when compared to BRA access. The dose of 60 mg kg-1 P influenced root growth of JB accessions at higher Cu, moreover, access roots acted as a barrier reducing the transference of the metal to the shoot. Plants of both accesses in high dose of Cu and in the presence of 10 and 120 mg kg-1 P exhibited marked growth inhibition, however the dose of 60 mg kg-1 P favored the growth of plants under conditions of metal excess in soil solution.The concentrations of β-ecdysone detected in roots of P. glomerata JB access were higher when compared to BRA access. High levels of Cu in the soil did not affect the production of β-ecdysone. However, the addition of P (120 mg kg-1) to soil reduced production of β-ecdysone. / A Pfaffia glomerata (Spregen.) Pedersen destaca-se como uma espécie de grande importância medicinal e comercial devido a seu principal metabólito secundário, a β-ecdisona, que pode sofrer variações em seus teores nas raízes por condições adversas, dentre elas o estresse nutricional. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos das concentrações crescentes de Cu e P no solo sobre a produção de β-ecdisona de dois acessos de P. glomerata (JB e BRA). As plantas utilizadas foram obtidas através de micropropagação in vitro e posteriormente foram aclimatizadas em hidroponia, sendo então transplantadas e cultivadas em vasos contendo 4 kg de um Argissolo Vermelho distrófico típico em casa de vegetação. Foram avaliados 12 tratamentos em um esquema bifatorial completo (4x3), representados pela combinação de quatro níveis de Cu (0, 20, 40 e 80 mg kg-1) e três níveis de P (10, 60 e 120 mg kg -1). Após 100 dias, a plantas foram colhidas e avaliou-se o crescimento, os teores de nutrientes e a produção de β-ecdisona nas raízes. A máxima produção de massa seca de plantas para ambos os acessos (JB e BRA) ocorreu nas doses de 40 mg kg-1 de Cu e 10 mg kg-1 de P, sendo que a massa seca do sistema radicular do acesso JB foi significativamente maior quando comparada ao acesso BRA. A dose de 60 mg kg-1 de P influenciou o crescimento do sistema radicular das plantas do acesso JB na maior dose de Cu, além disso, as raízes deste acesso atuaram como uma barreira reduzindo a transferência do metal para a parte aérea. As plantas de ambos os acessos na dose elevada de Cu e na presença de 10 e 120 mg kg-1 de P apresentaram acentuada inibição do crescimento, no entanto a dose de 60 mg kg-1 de P favoreceu o crescimento das plantas em condições de excesso de metal na solução do solo. As concentrações de β-ecdisona detectadas nas raízes de P. glomerata do acesso JB foram maiores quando comparadas ao acesso BRA. Altos teores de Cu no solo não afetaram a produção de β-ecdisona. No entanto, a adição de P (120 mg kg-1) ao solo reduziu a produção de β-ecdisona.

Mercury (Hg) is a highly toxic non-essential heavy metal. Soil, water and air contamination by Hg leads to its accumulation in fish, birds and mammals, thus entering human food. Due to the hazardous effects to the ecosystem, it is necessary that contaminated soils be rehabilitated. Phytoremediation is a cheap technique that can be utilizated with this objective, however, it is necessary to be knowledgeable about plant behavior during metal exposure. Therefore, the aim of this study was to characterize biological and biochemical aspects of Hg toxicity and the role of Zn to alleviate these effects in P. glomerata plants. For both experiments, plants were grown in vitro and acclimated ex vitro, for the application of treatments. Nine days later, growth and biochemical parameters of oxidative stress were evaluated. In the first experiment, plants were exposed to four concentrations (0.0, 1.0, 25 and 50 μM Hg). In the second experiment, four treatments of Hg and Zn were added to the nutrient solution (without Zn or Hg (control); 50 μM Zn; 50 μM Hg and; 50 μM Zn + 50 μM Hg). The Hg concentration was higher in shoot than in roots only in treatments without Hg (control and 50 μM Zn). Fresh and dry weight of roots and shoot decreased and a high malondialdeide (MDA) concentration was observed at 50 μM Hg, indicating that tissue damage occurred. The antioxidant enzyme activity and non-enzymatic concentration increased with the presence of Zn+Hg. Plants exposed to Zn showed a decrease in fresh and dry weight, but there was no significant increase in MDA production. There was an interaction between Zn and Hg. The antioxidant system of P. glomerata plants was important in oxidative damage regulation, however, at 50 μM Hg these mechanisms were not able to revert the damage caused by Hg. Zinc addition parcially prevented Hg damage, observed by the significant decrease in lipid peroxidation and higher survival percentage. / O mercúrio (Hg) é um metal pesado não-essencial altamente tóxico aos organismos. A contaminação dos solos, ar e água por este metal leva a sua acumulação em peixes, aves e mamíferos e a intoxicação humana, através da alimentação. Devido aos efeitos danosos do Hg ao ecossistema, é necessário que estas áreas sejam reabilitadas. A fitorremediação é uma técnica de baixo custo que pode ser utilizada com tal objetivo. Para que a planta seja utilizada na fitorremediação, no entanto, é necessário haver conhecimento sobre o comportamento vegetal quando exposto ao contaminante. Portanto, o objetivo deste trabalho foi caracterizar aspectos fisiológicos e bioquímicos da toxidez do Hg e o papel do Zn em aliviar estes efeitos em plantas de P. glomerata. Foram realizados dois experimentos, cujas plantas foram cultivadas in vitro e aclimatizadas ex vitro, quando foram aplicados os tratamentos. Após nove dias de exposição aos tratamentos, foram avaliados parâmetros de crescimento e parâmetros bioquímicos ligados ao estresse oxidativo. No primeiro experimento, as plantas foram expostas a quatro concentrações de Hg (0,0, 1,0, 25 e 50 μM). Já no segundo experimento, o Hg e o Zn foram adicionados à solução nutritiva de modo a formar quatro tratamentos (sem Zn e Hg (controle); 50 μM Zn; 50 μM Hg; 50 μM Zn + 50 μM Hg). A concentração de Hg foi maior nas raízes do que na parte aérea das plantas expostas ao Hg e sua presença induziu o estresse oxidativo, bem como causou danos aos tecidos vegetais nas concentrações de 25 e 50 μM Hg. A concentração de Hg foi maior na parte aérea do que nas raízes apenas nos tratamentos em que o Hg não foi adicionado à solução nutritiva (controle e 50 μM Zn). A massa fresca e seca das raízes e da parte aérea diminuiu e foi observado aumento da concentração de malondialdeído (MDA) nos tecidos em relação ao controle, quando expostos a 50 μM Hg, indicando que houve dano aos tecidos. A atividade das enzimas antioxidantes e a concentração de antioxidantes não enzimáticos aumentaram com a presença de Hg e com a adição de Zn. O tratamento de Zn diminuiu a massa fresca e seca das plantas, por outro lado não houve alteração na peroxidação lipídica. Houve interação entre os elementos Zn e Hg quando fornecidos simultaneamente na solução nutritiva. O sistema antioxidante de P. glomerata foi importante na regulação do dano oxidativo. No entanto, em 50 μM Hg, estes mecanismos não foram suficientes para reverter o dano causado por este elemento. O Zn parcialmente evitou os danos causados pelo Hg, observados pela significante diminuição da peroxidação lipídica e pela maior porcentagem de sobrevivência de plantas neste tratamento.

Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2017-05-05T15:13:46Z No. of bitstreams: 1 shaianysabrinalopesgomes.pdf: 1892834 bytes, checksum: bffd5bff4b38c8f75f7aca75cbd5160b (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-17T13:40:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 shaianysabrinalopesgomes.pdf: 1892834 bytes, checksum: bffd5bff4b38c8f75f7aca75cbd5160b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-17T13:40:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 shaianysabrinalopesgomes.pdf: 1892834 bytes, checksum: bffd5bff4b38c8f75f7aca75cbd5160b (MD5) Previous issue date: 2013-02-28 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / O gênero Pfaffia (Amaranthaceae) compreende 33 espécies distribuídas na Região Neotropical. Graças a algumas substâncias químicas encontradas no gênero que se assemelham àquelas encontradas no gênero Panax (ginseng coreano), a espécie Pfaffia glomerata é conhecida “ginseng brasileiro ”. Tal planta é utilizada como tônico, afrodisíaco, rejuvenescedor, anti-fadiga, antiestresse e contra distúrbios gástricos. Suas propriedades medicinais são atribuídas a compostos encontrados principalmente em suas raízes tuberosas, sendo a β-ecdisona a mais visada pela indústria farmacêutica e cosmética. Apesar de sua importância econômica e medicinal, são poucos os estudos que investigam aracterísticas genéticas da espécie. Neste trabalho foram feitas análises citométricas e cromossômicas de fáfias diploide e poliploide induzida. A poliploidização se deu por duplicação cromossômica in vitro com uso de agentes antimitóticos (colchicina e orizalina) em diferentes concentrações e tempo de exposição. A quantidade de DNA encontrada foi de 2,41 pg (2n=34) e 4,79 pg (2n=68). O genoma de P. glomerata diploide e tetraploide foi analisado por técnicas de coloração convencional e coloração diferencial dos cromossomos por bandamento com CMA3/DA/DAPI e FISH para DNAr. Embora os cromossomos da espécie sejam pequenos, foi possível identificar suas constrições primárias e encontrar um par de cromossomos com satélite no representante diploide e dois pares no poliploide. Foram montados cariogramas e idiogramas, sendo que as fórmulas cariotípicas foram: 16M + 1SM para o genoma 2n=34 e 32M + 2SM para o genoma 2n=68. Os núcleos interfásicos mostraram-se reticulados. Através do bandeamento com CMA3/DA/DAPI observou-se que todos os cromossomos possuem bandas centroméricas DAPI+, indicando uma região heterocromática ao redor dos centrômeros. Foi localizada uma banda CMA+ no braço curto de um dos cromossomos, sendo registrada diferença na extensão da banda entre os homólogos. O emprego da FISH com as sequências de DNAr 45S e 5S, gerou para cada tipo de sonda, dois sinais em um par de homólogos para o genoma diploide e quatro sinais no genoma poliploide. Os cromossomos homólogos apresentaram heteromorfismo para as regiões de DNAr invetigadas. O teor de β-ecdisona presente no extrato metanólico das raízes de fáfia com quatro meses de cultivo, foi de 0,32% para a planta diploide e 0,48% para a poliploide sugerindo um aumento de 50% na produção do composto no poliploide quando comparado com seu diploide. A estrutura do grão de pólen, determinada por acetólise Erdtman, mostrou-se estável entre acessos diploides da espécie. Este é o primeiro relato da quantidade de DNA no gênero Pfaffia. Também são inéditos os dados obtidos por FISH com sondas para DNAr 45S e 5S para a P. glomerata diploide e poliploide. Os resultados da quantificação do teor de β-ecdisona sugerem a duplicação cromossômica como alternativa para incremento do valor econômico da espécie. / The genus Pfaffia (Amaranthaceae) comprises 33 species distributed in the neotropics. Thanks to some chemicals found in the genus that resemble those found in the genus Panax (Korean ginseng), the species P. glomerata is known as "Brazilian ginseng". P. glomerata is commonly used as tonic, phrodisiac, rejuvenator, anti-fatigue, anti-stress and against gastric disorders. Its medicinal properties are attributed to the compounds mainly found in their tuber roots, being the β-ecdysone the most explored by the pharmaceutical and cosmetic industries. Despite its economical and medicinal importance, few studies have been done to investigate the genetic aspects of the species. In this work, cytometric and chromosomal analyzes were made with diploid and induced polyploid of P. glomerata. The polyploidization occurred by in vitro chromosome doubling, using antimitotic agents (colchicine and oryzalin) at different concentrations and exposure times. Flow cytometry analysis showed 2.41 pg (2n = 34) and 4.79 pg (2n = 68) of DNA amounts. Both P. glomerata diploid and tetraploid were analyzed by conventional staining techniques and chromosomal differential staining by CMA3/DA/DAPI banding and rDNA FISH. In spite of the small sizes of chromosomes, it was possible to identify their primary constrictions and a pair of satellites chromosomes in the diploid and two pairs in the polyploid. Karyograms and idiograms were assembled. Karyotypic formulas were 16M + 1SM considering the 2n = 34 genome and 32M + 2SM considering 2n = 68. The interphase nuclei seem to reticulated. The fluorochrome CMA3/DA/DAPI banding revealed all chromosomes with centromeric DAPI+ bands indicating a heterochromatic region around the centromeres. A CMA+ band, with different extension between the homologous was observed on the short arm of one chromosome pair. The FISH technique with rDNA 45S and 5S sequences revealed two signals to each probe for the diploid genome and four signals in the polyploid genome. Homologous chromosomes are heteromorphic when considering the rDNA regions here investigated. The content of β ecdysone present in the methanol extract of the roots of P. glomerata with four months of cultivation was 0.32% for the diploid and 0.48% for the tetraploid suggesting an increase of 50% on the tetraploid comparing with the diploid. Pollen structure was determined by Erdtman acetolysis, and no differences were observed between diploid accessions. This is the first report of DNA amount in the genus Pfaffia and data obtained with FISH using 45S and 5S rDNA probes have not been published elsewhere. The β-ecdysone quantification suggests that chromosome duplication is an alternative to increase the economical value of the species.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-06-14T09:45:18Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3806262 bytes, checksum: 7171ac96932a9b0129a753982c0a71da (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-14T09:45:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3806262 bytes, checksum: 7171ac96932a9b0129a753982c0a71da (MD5) Previous issue date: 2011-11-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo geral do presente estudo foi verificar a influência das trocas gasosas e do enriquecimento com CO 2 na propagação in vitro de Pfaffia glomerata (Spreng.) Pedersen (Amaranthaceae). Neste estudo foram utilizados como explantes segmentos nodais, a partir de culturas-estoque de vitroplantas de fáfia, mantidas sob subcultivos mensais. Foram avaliadas características relacionadas ao crescimento, aspectos anatômicos da folha, pigmentos fotossintéticos, teor de β-ecdisona (20E), atividade da Rubisco, amido, fenóis e açúcares. O primeiro capítulo teve como objetivo avaliar a influência da atmosfera ambiente e enriquecida com CO 2 (360 ou 720 μmol mol -1 de CO 2 ), vedação do recipiente de cultura e presença ou não de sacarose no meio de cultura durante o crescimento e desenvolvimento de explantes nodais de P. glomerata. Todas as características de crescimento das vitroplantas de fáfia aumentaram em condições de elevação de CO 2 . Nessas condições de atmosfera enriquecida com CO 2 foram produzidas vitroplantas de P. glomerata com características desejáveis para produção clonal massal, sendo uma alternativa para o estabelecimento de plantios comerciais que visem uniformidade e objetivem a produção de 20E para suprir a demanda industrial. A menor perda relativa de água das folhas oriundas de vitroplantas cultivadas em meio de cultura com ou sem sacarose e em condição de elevação de CO 2, mostra que um sistema fotoautotrófico ou fotomixotrófico com enriquecimento de CO 2 é atrativo para a aplicação na produção comercial massal de mudas dessa espécie, possivelmente reduzindo as perdas que ocorrem durante a aclimatização ex vitro, devido à desidratação das vitroplantas. O segundo capítulo teve como objetivo comparar a eficiência de novos tipos alternativos de membranas para vedação com as membranas MilliSeal ® , sobre a morfogênese e crescimento in vitro de fáfia. Dentre as membranas testadas, foi possível selecionar uma que mostrou características desejáveis para um sistema de propagação in vitro de plantas em larga escala, pois, aumentou o crescimento das vitroplantas de fáfia e apresenta custo unitário reduzido em comparação com membranas comercializadas atualmente. No terceiro capítulo é relatado o uso de substrato poroso combinado com o enriquecimento da atmosfera com CO 2 . Todas as características de crescimento das vitroplantas cultivadas em condições de elevação de CO 2 e em Florialite ® aumentaram. Em atmosfera enriquecida com CO 2 foram produzidas plantas de P. glomerata com alto acúmulo de biomassa e de 20E e apresentando alterações ultraestruturais. O presente estudo mostra que um sistema fotoautotrófico com enriquecimento de CO 2 pode ser atrativo para a aplicação na produção massal de mudas de fáfia ou ainda, para a produção de biomassa de fáfia com teor elevado de β-ecdisona. / The overall objective of this study was to investigate the influence of gas exchange and CO 2 enrichment on the in vitro propagation of Pfaffia glomerata (Spreng.) Pedersen (Amaranthaceae). Nodal segments from Pfaffia vitroplants maintained by monthly subculture were used as explants. Characteristics related to growth, leaf anatomy, photosynthetic pigments, β-ecdysone (20E) content, Rubisco activity, starch, phenols and sugars were evaluated. The objective of the first chapter was to evaluate the influence of the ambient atmosphere and the atmosphere enriched with CO 2 (360 or 720 μmol mol -1 CO 2 ), the closure system of culture vessels and presence or absence of sucrose in the culture medium during growth and development of Pfaffia nodal explants. All growth characteristics of Pfaffia vitroplants increased under high CO 2 . Under conditions of CO 2 -enriched atmosphere, P. glomerata vitroplants were produced with good characteristics for clonal mass production, which is an alternative for the establishment of homogeneous commercial plantations aiming to the production of 20E to meet the industrial demands. The low relative water loss from leaves of vitroplants grown in culture medium with or without sucrose and high CO 2 , shows that a photoautotrophic or photomixotrophic system with CO 2 enrichment is beneficial for mass production of seedlings of this species, possibly reducing losses during acclimatization due to dehydration of vitroplants. The second chapter aimed to compare the effectiveness of new alternative types of membranes for closure with the MilliSeal ® membrane on the growth and morphogenesis in vitro of Pfaffia. Among the membranes tested, the M3 showed the desirable characteristics for a system of large-scale in vitro propagation of plants, because it increased the growth of Pfaffia vitroplants and has reduced unit cost compared with currently marketed membranes. The third chapter reports on results obtained using porous substrates combined with atmosphere CO 2 enrichment. Vitroplants grown under high CO 2 and Florialite ® had all growth characteristics increased. Seedlings of P. glomerata produced in CO 2 -enriched atmosphere had high accumulation of biomass and 20E and showed ultrastructural alterations. The present study shows that a photoautotrophic system with CO 2 enrichment can be beneficial for either mass production of Pfaffia seedlings or the production of Pfaffia biomass with high 20E content. / Tese antinga

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-03-21T14:29:08Z No. of bitstreams: 1 camilasiqueiraneves.pdf: 1998026 bytes, checksum: 3b2029c3ffcbc8a5c407289f0b315c67 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-04-24T02:15:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 camilasiqueiraneves.pdf: 1998026 bytes, checksum: 3b2029c3ffcbc8a5c407289f0b315c67 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-24T02:15:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 camilasiqueiraneves.pdf: 1998026 bytes, checksum: 3b2029c3ffcbc8a5c407289f0b315c67 (MD5) Previous issue date: 2013-02-27 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O uso de plantas com fins terapêuticos é uma das práticas mais antigas da humanidade e foi reconhecido pela Organização Mundial de Saúde em 1978. No entanto, sabe-se que o uso indiscriminado de plantas medicinais em doses excessivas pode trazer prejuízos à saúde humana. Os principais efeitos adversos em resposta ao uso de plantas medicinais são a toxidez, diferenças no índice de células em divisão e a indução de alterações cromossômicas. P. glomerata é popularmente conhecida como ginseng brasileiro, por apresentar propriedades farmacológicas semelhantes ao ginseng coreano (Panax ginseng C. A. Mey). A espécie é geralmente empregada como tônico, afrodisíaco, no tratamento de doenças reumáticas, anti-estresse e anti-diabético. Diversos ensaios biológicos que empregam organismos como bioindicadores estão disponíveis para a avaliação destes efeitos, sendo Allium cepa um dos mais empregados. O teste de A. cepa foi utilizado no presente trabalho com o objetivo de avaliar os efeitos citogenotóxicos de extratos de Pfaffia glomerata. Foram testados dois tipos de extratos de raízes: metanólico e aquoso, em concentrações que variaram de 8 a 256 mg/mL. Ensaios de germinação e crescimento radicular foram realizados pelo período de oito dias e os ensaios de citogenotoxidade foram feitos nos períodos de 24, 48 e 72h de exposição. As lâminas foram preparadas pela técnica de esmagamento e coradas com Giemsa 5%. Os resultados mostraram inibição da germinação de sementes após exposição ao extrato metanólico e redução do comprimento das raízes, de forma dependente da dose. Foi observada inibição significativa dos índices mitóticos após exposição aos dois extratos, sendo o índice observado para o extrato metanólico ainda menor. Alterações cromossômicas foram observadas em todas as concentrações testadas, com maior frequência de cromossomos aderentes, formação de pontes em anáfase e telófase e também indução de micronúcleos. Os ensaios com Allium cepa mostraram ação tóxica e genotóxica tanto para o extrato aquoso de P. glomerata quanto para o extrato metanólico. Estes efeitos são provavelmente devido à presença de saponinas e ecdisteróides (β-ecdisona) nas raízes da espécie. O teste de Allium cepa com a substância β-ecdisona também mostrou efeito citogenotóxico. Sugere-se, portanto, o uso racional de raízes de P.glomerata com fins terapêuticos e a necessidade de estudos mais aprofundados acerca de seu potencial citogenotóxico. / The use of plants for therapeutic purposes is one of the oldest practices of mankind, and was recognized by the World Health Organization in 1978. However, it is known that the indiscriminate use of medicinal plants in excessive doses can be harmful to human health. The main adverse effects in response to the use of medicinal plants are the toxicity, differences in the rate of cell division and the induction of chromosomal aberrations. P. glomerata is popularly known as "Brazilian Ginseng" due it´s pharmacological properties similar to Korean ginseng (Panax ginseng C. A. Mey). The species is usually used as tonic, aphrodisiac, in the treatment of rheumatic diseases, anti-stress and antidiabetic. Several biological assays using organisms as bioindicators are available to assess these effects and Allium cepa is the most used. The A. cepa test was used in this study, with the aim to evaluate the citogenotoxic effects of P. glomerata extracts using A. cepa test model. Two different root extracts were tested: methanolic and aqueous, with concentrations ranging from 8 to 256 mg/mL. Germination and root growth assays were performed for eight days and the citogenotoxic tests were performed during 24, 48 and 72 hours of exposure. Slides were prepared by the squash technique and stained with 5% Giemsa. The results showed inhibition of germination after exposure to methanolic extract and reduction of root length in a dose-dependent manner. Significant inhibition of mitotic index was observed after exposure to the two extracts, being the index for the methanolic extract even smaller. Chromosomal aberrations were observed at all concentrations tested and the most frequent abnormalities were chromosome adherence, bridges in anaphase and telophase and micronuclei. P. glomerata roots are rich in saponins and ecdysteroids, being β- ecdysone it´s major component. The A. cepa model showed toxic and genotoxic effects for both extracts tested. These effects are probably due to the presence of saponins and ecdysteroids (β-ecdysone) in P. glomerata roots. The Allium cepa test showed that β-ecdysone also showed cytogenotoxic effects. It is suggested, therefore, the rational use of P.glomerata roots for therapeutic purposes and the necessity of further studies about its citogenotoxic potential.