Doctora en Ciencias de la Ingeniería, Mención Química / Productos biotecnológicos, como los biofarmacéuticos entre otros, son productos cuyas tecnologías de producción están en constante desarrollo. Adicionalmente, sus escalas de producción son pequeñas haciendo de las plantas batch las más apropiadas para su producción. En particular, plantas batch multi-producto permiten la producción de una variedad de productos biotecnológicos con varias etapas en común. Una forma de modelar el diseño de plantas batch multi-producto es mediante el enfoque basado en optimización que fue estudiado por primera vez para este tipo de plantas por Robinson y Lonkar, quienes estudiaron el diseño de este tipo de plantas dimensionando los equipos que la conforman. Pese a los múltiples avances en el área, los que incluyen decisiones como la duplicación de unidades, la disposición de tanques de almacenamiento intermedio, programación de la producción y consideración ambientales, entre otras mejores, aún existe una falta de trabajos donde este tipo de enfoques es aplicado en plantas reales. En este trabajo se estudia una reformulación Entera-Mixta Lineal (MILP) del problema Entero-Mixto No-Lineal (MINLP) que resulta al plantear el modelo para el diseño de una planta biotecnológica batch multi-producto. En un primer paso se estudia una reformulación MILP que permite modelar el diseño de una planta utilizando tamaños de equipos en un conjunto continuo y una selección de hosts en un conjunto discreto de opciones. Esta reformulación hace uso de técnicas avanzadas de reformulación, probando ser escalable y confiable para su aplicación en casos reales. En un segundo paso, la reformulación MILP original fue modificada para la inclusión de una selección de equipos, tanto en un conjunto discreto, como en uno continuo, dando un enfoque más realista para poder modelar una planta biotecnológica batch multi-producto; donde unidades como los reactores pueden ser construidos de acuerdo con las necesidades del cliente, sin embargo, unidades como las columnas cromatográficas sólo están disponibles en tamaños discretos dados por el proveedor. Información de procesos reales que formaban parte de una planta batch multi-producto real permitieron la determinación de los parámetros del modelo y una comparación entre las distintas lineas de producción versus la planta real mostraron que este tipo de modelos puede permitir grandes ahorros en los costos de los principales equipos de la planta. Finalmente, como el enfoque estudiado utiliza software de modelación y optimización, el modelo es más amigable para quienes puedan utilizarlo en la práctica. Sin embargo niveles más bajos de implementación podrían mejorar los tiempos de resolución permitiendo la inclusión de formulaciones más complejas, como por ejemplo, la inclusión de costos u objetivos de producción variables.

Orientador: Aloisio Jose Antunes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-23T23:40:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_MartaCostaSantos_M.pdf: 6230553 bytes, checksum: 2f3ab58fc02ac253c6190878e342f785 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Produtos emulsionados processados são sistemas complexos nos quais as proteínas solúveis em solução salina formam géis induzidos pelo calor ligando água e gordura, sendo responsáveis pela textura do produto final. Novos produtos cárneos desta categoria estão sendo introduzidos contendo menos sal e gordura. Nesse sentido tem havido uma demanda na utilização de carne de frango como matéria-prima. Proteínas do soro do leite tem sido usadas em produtos cárneos processados para aumentar as propriedades ligantes água/gordura sem afetar suas propriedades de aroma e sabor. Uma vez que a manufatura de produtos cárneos cominuídos, e a incorporação de proteínas do soro do leite nos mesmos, é dependente da funcionalidade da matriz protéica, este estudo teve por objetivos estudar: a) a influência da solubilidade protéica na gelatinização das proteínas miofibrilares de frango e CPS; b) a influência da concentração das proteínas miofibrilares e CPS juntas e separadamente no processo de gelatinização; c) a influência do pH na gelatinização das proteínas miofibrilares e CPS juntas e separadamente; d) as características de géis mistos: capacidade de gelatinização, capacidade de retenção de água, e dureza do gel. Os resultados indicaram que existe uma concentração mínima de proteína para a formação de gel para cada valor de pH, tanto para os géis de proteínas miofibrilares, quanto para os géis de CPS, e que na medida que aumenta a concentração de proteína no gel aumenta a dureza deste. Pela análise da solubilidade, notou-se que ambas proteínas estudadas tornaram-se mais solúveis a medida que o pH foi aumentado. Com relação ao efeito do pH, para os géis de proteínas miofibrilares, a dureza apresentou redução conforme o aumento deste, contudo para os géis de CPS foi constatado aumento da dureza conforme o pH aumentou. Estudos de substituição de proteína miofibrilar por CPS indicaram a porcentagem de proteína substituída necessária para reduzir a dureza dos géis. A avaliação das salsichas processadas com carne de frango e CPS comprovaram os resultados obtidos com as substituições realizadas nos géis mistos / Abstract: Emulsified processed products are complex systems in which salt-soluble proteins form heat-induced gels that bind water and fat, white providing texture to the final product. New meat products of this type with less salt and fat are being introduced. Therefore, there has been a demand for the utilization of chicken meat as raw material. Whey proteins have been used in processed meat products to increase the binding properties water/fat without affecting their flavour properties. Since the manufacture of comminuted meat products and the incorporation of whey proteins in them are dependent of protein matrix functionality, the objectives of this investigation were to study: a) the influence of protein solubility in the gelatinization of chicken myofibril proteins and of whey protein concentrate (WPC); b) the influence of the concentration of myofibril proteins and of WPC together and separated in the gelatinization process, c) the influence of pH in the myofibril protein gelatinization and inn the WPC gelatinization, together and separated; d) the characteristics of mix gels: gelatinization ability, water-holding ability, and gel hardness. The results have indicated that there is a least concentration of protein to form a gel for each pH value, as much for myofibril protein gels as for WPC gels, and as the protein concentration in the gel increases, its hardness also increases. As a result of the solubility analysis it was observed that both studied proteins became more soluble with the increase of pH. According to the pH effects, the hardness decreased as the pH increased in the myofibril proteins gels, however, the hardness increased as the pH increased in the WPC gels. The replacement of protein myofibril by WPC in gels indicated which percentage of the replaced proteins is necessary to reduce the gels hardness. The evaluation of processed sausage with chicken meat and with WPC corroborated the results obtained with the substitution carried out in the mixed gels / Mestrado / Mestre em Ciência da Nutrição

Orientador: Olavo Rusig / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos e Agricola / Made available in DSpace on 2018-07-20T11:07:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alencar_FlodoaldoAlvesde_M.pdf: 3657598 bytes, checksum: fbd906eacc634f5f5a72c5018177fc7d (MD5) Previous issue date: 1983 / Resumo: Com a finalidade de determinar-se o perfil de solubilidade das proteínas do plasma bovino, testaram-se 4 diferentes tipos de fosfato - Fosfato de Sodic Monobásico (FSM), Pirofosfato tetrassodico (PFTS), Tripolifosfato de Sódio (TPFS) e Hexametafosfato de Sódio (HMFS). O HMFS na concentração de 0,005 M em pH 4,5 possibilita a precipitação de 100% das proteínas em uma solução a 1,2%. A determinação quantitativa de aminoácidos demonstra que a complexação com HMFS não afeta nenhum dos aminoácidos essenciais, nem a disponibilidade de lisina das proteínas. Em relação a propriedades funcionais, a complexação com HMFS melhora a capacidade de emulsificação e a estabilidade da emulsão, não alterando a capacidade de geleificação e de formação de espuma. Avaliaram-se sensorialmente, "hamburguers" e salsichas, nos quais 5, 10, 15 e 20% da carne foram substituídos por plasma bovino precipitado com HMFS. Apenas o nível de substituição de 5% nos "hamburguers" não apresentou diferença significativa para aspecto, aroma, sabor, textura e suculência, sendo a diferença significativa apenas quanto a cor. Nos testes referentes as salsichas não houve diferença significativa para nenhuma destas características, neste nível de substituição. / Abstract: In order to determine the solubility profile of bovine plasma proteins, four different phosphate types were tested - Sodium Phosphate Monobasic, Sodium Hexametaphosphate, Tetrasodium Pirophosphate and Sodium Tripolyphosphate. Sodium Hexametaphosphatein concentration of 0,005M at pH 4,5 makes possible the precipitation of total proteins in a solution at 1,2%. The quantitative determination of amino acid shows that the complexation with Sodium Hexametaphosphate does not affect the essential amino acids level, or the lisine availability of the proteins. With regard to the functional properties, the complexation with Sodium Hexametaphosphate improves the emulsification capacity and the emultion stability, not changing the gelation, and the foam capacity. Sausages and hamburguers, in which 5, 10, 15 and 20% of meat, were replaced by bovine plasma precipitated with Sodium Hexametaphosphate, were submited to a taste panel. Only the replacement level of 5% in hamburguers does not show significant difference for aspect, flavor, texture and juiciness, although the difference was significant for color. In the sausages taste have not significant differences for any of those characteristics, in this replacement level. / Mestrado / Mestre em Ciência de Alimentos

Orientador: Ottilio Guernelli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-17T06:38:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_PauloLuiz_M.pdf: 1765295 bytes, checksum: 02eb95f512b26f9f094d0d400f69847e (MD5) Previous issue date: 1976 / Resumo: É de suma importância procurar meios de aumentar os recursos alimentares da região amazônica, mormente aqueles que, por suas características de valor nutritivo e disponibilidade, possam ter grande interesse para os grupos vulneráveis da população (crianças, gestantes e lactantes). Neste trabalho pesquisaram-se os meios de extração dos elementos nutritivos (principalmente as frações protéicas e lipídicas) da castanha-do-brasil (Bertholletia excelsa H.B.K. ) para possível aproveitamento na alimentação infantil, per se ou como complemento. Métodos de extração de proteína de amêndoas e sementes oleaginosas foram exaustivamente estudados e comparados. A matéria prima utilizada no presente trabalho era de classificação comercial inferior (amêndoas quebradas). Foram observadas as influências de temperatura, tempo e de uso de soluções salinas nas extrações do "leite". Os melhores resultados foram obtidos à temperatura ambiente e com solução 0,25M de NaCl. Os extratos obtidos foram comparados analiticamente com alimentos infantis tradicionais e poderão ser aplicados na complementação de alimentos para atingir o equilíbrio proteico-calórico efetivo, principalmente na alimentação infantil / Abstract: It is of the highest importance to look for means of increasing the food resources of the Amazon region, principally those wich, because of their characteristics of nutritional value and availability, may be of great interest to the vulnerable groups of the population (children and pregnant and nursing women). In this work, means of extraction of nutritional elements (principally the protein and fat fractions) of Brazil nuts (Berthoiletia excelsa H.B.K.) were investigated for possible use in baby foods, either as such or as a supplement. Methods of extraction of protein from nuts and oil seeds were exhaustively studied and compared. The raw material utilized in this work was classified as commercially inferior (broken nuts). The influence of temperature, time and use of salt solutions in the extraction of "milk" was observed. The best results were obtained at room temperature and with a solution of 0,25M NaCl. The extracts produced were compared analytically with traditional foods for children and may be applied as food supplements to attain an effective protein-calorie equilibrium, principally in baby foods / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

Orientador : Emilio S. Contreras Guzman / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-18T22:17:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_SilneiNunes_M.pdf: 3454715 bytes, checksum: eecde2d6425ab93bc27f7e6e50bc4e80 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: O Brasil possui uma grande variedade de produtos vegetais de boa qualidade para serem utilizados em rações animais. Porém, algumas matérias-primas de origem animal, como a farinha de peixe e a de sangue, não têm uma qualidade nutricional aceitável. A farinha de peixe comercial, por exemplo, possui em média elevado teor de cinzas, 30%, e entre 50-60% de proteína bruta, evidenciando o baixo teor de carne de pescados na sua composição. Por esta razão é importante pesquisar novas fontes de proteína animal, ou então novos processamentos procurando incrementar a qualidade das já existentes. 0 sangue bovino ê abundante no país e normalmente é pouco aproveitado ou mal processado. Este trabalho desenvolveu um processamento para o sangue líquido, consistindo de um cozimento com quirera de arroz moída (grãos de arroz quebrados moídos), obtendo-se uma massa grossa, que posteriormente é politizada e seca com ar quente. Esta nova farinha de sangue e arroz (FSA) foi testada contra a farinha de sangue comercial (FSC), substituindo a farinha de peixe comercial (FPC), em um cultivo artificial de tambaqui C Colosaoma macropamum), um peixe tropical considerado come uma das mais promissoras espécies para piscicultura no palr. Os peixes foram alimentados com seis rações experimentais ísocalóricas (aproximadamente 3.000 kcal EB/Kg) e isoprotéicas (32% PB}f compostas por FPC, farelos de soja e de trigo, farinha de milho integral, FSC e a FSA. Estas duas últimas substituíram 25, 50 e 75% da proteína animal da dieta, que era proveniente da FPC. Uma ração comercial para peixes tropicais foi também testada no experimento. Além da avaliação biológica, todas as dietas foram analisadas quanto a composição cente8imal, composição de aminoácidos, teor de lislna disponível, digestibilidade da proteína in vítrio e teor de ferro. 0 bioensaio foi realizado em catorze tanques de 150 L, cada um contendo 12 alevinos, com peso médio inicial variando entre 18 e 28 g. 0 comprimento total, peso, conversão alimentar (CA), taxa de eficiência da proteína (TEP) e taxa de crescimento específico (TCE) foram determinados a cada três semanas, perfazendo um total de 21 semanas de experimento. Ao final, os filés de tambaqui foram analisados quanto a composição centesimal, composição de aminoácidos e teor de ferro, incluindo uma avaliação sensorial de sabor e cor da carne. Os testes químicos mostraram uma melhor qualidade nutricional da FSA, se comparada à FSC e FPC, quer quanto è digestibilidade In vítro (94,40 contra 55,12 e 55,2B) ou ã porcentagem de Usina disponível (41,32 contra 12,87 e 30,32), respectivamente. Os resultados do teste biológico indicam também a mesma tendência de melhor qualidade proteica, proporcionando um maior crescimento dos peixes aumentados com dietas contendo FSA. A dieta 1, tendo 25% da proteína animal proveniente da FSA, foi o tratamento que apresentou a melhor performance de ganho de peso por indivíduo, 132,31 g, de tasca de eficiência proteica (TEP), 2,11, e da taxa de crescimento específico (TCE), 1,39. A substituição de 75% da proteína animal proveniente da FPC pelos produtos com sangue, FSA ou FSC, representando aproximadamente 40% da proteína bruta da dieta, causou uma redução no crescimento dos peixes quando comparada com a substituição ao nível de 25%. Os músculos dos peixes alimentados pelas seis dietas experimentais apresentaram ama quantidade de ferro proporcional ao teor de ferro das dietas. A avaliação sensorial dos filés quanto aos parâmetros sabor e ior não mostrou diferenças significativas entre as amostras / Abstract: Brazil has a variety of high quality ingredients from vegetable sources to formulate diets for fish culture, however, the animal origin ones have low nutritional quality, particularly blood and fish meals. Fish meals in the Brazilian market have high ash, i.e. 30%, and low protein, i.e. 50-65%, con bents. For these reasons, other animal by-producte have bee 3me important, among them blood meal. Although abundant in Brazil, the use and further conversion of bovine blood Into feeistuff has not been fully achieved. We developed a process consisting in the combined cooking of blood with rice kirera meal (broken rice grain for feedstuff s), to give a heavy paste, which is then further wet palletized and dried by hot air. This new blood/rice meal (BRM) was tested against commercial blood meal (CBM) in the artificial cultivation of tambaqui, Calossoma snacropomum, a freshwater fish considered as the most promising species for rearing in Northen and Central regions in Brazil. Fish were grown on artificial (isocaloric and isoproteic) diets including commercial fish meal (CFM), defatted soybean meal, wheat bran, corn meal, and BRM and CBM. The latter were added to substitute 25, 50 and 75% of the anical protein in the diet (CFM). A commercial product for culturing tropical fish was also included in the feeding trials. Every diet was evaluated for proximate composition, amir o acid composition, available lysine, protein digestibility in vitro and iron contents. Experiments were carried out in 14 tanks of 150L capacity, each one containing 12 fishes with an average weight of 14 g (4 mo old). Every 3 weeks, length, weight, food conversion and protein efficiency were determined, for a period of 21 weeks. At the end of the bioessay, the tambaqui filets were analised in the same way as the diets were, and a sensory evaluation for flavour and colour of the meat was also performed. A better nutritional quality for BRM" when compared to CBM and CFM, was observed in the in vitro digestibility teats 04.40 against 55.12 and 55.28) and in the available lysine percentage (41.32 against 12.87 and 30.32), respectively. The results of the biological test also indicate the same tendency of better protein quality, providing higher growth of fish fed on diets containing BRM, Diet 1, in which 25% of animal protein came from BRM, was the treatment which presented best performance: individual weight gain, 132.31 g; Protein Efficiency Ratio (PER), 2.11; Specific Growth Rate (S'3R), 1.39. Substitution at the 75% level, representing approx. 40% of the total protein in the diet induced a decrease on growth, when compared to the 25% level. Fish muscle from all the six treatments showed iron contents which were directly related to the iron contained in the diet. Sensory evaluation for colour, odour and flavour indicated no significant difference among all treatments / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Amanda Martins Baviera / Banca: Luis Carlos Carvalho Navegantes / Banca: Marcelo Tadeu Marin / Banca: Iguatemy Lourenço Brunetti / Banca: Julio Cesar Batista Ferreira / Resumo: Considerando os avanços no conhecimento acerca dos mecanismos que controlam o metabolismo de proteínas na musculatura esquelética que permitiram a busca por novas opções para o tratamento das atrofias musculares, o presente estudo teve como objetivo a compreensão do potencial antiproteolítico de inibidores de fosfodiesterase, PDE (pentoxifilina, inibidor não-seletivo de PDE; rolipram, inibidor seletivo de PDE4) em músculos esqueléticos de ratos submetidos à atrofia muscular devido à insuficiência insulínica (diabetes mellitus experimental), com ênfase na elucidação da participação de componentes da sinalização do AMP cíclico (AMPc) nesta resposta. Ratos normais e diabéticos (60 mg/kg de estreptozotocina, administração intravenosa) foram tratados com salina (NS e DS) ou com 2 mg/kg de rolipram (NROL e DROL), ou com 25 mg/kg de pentoxifilina (NPTX e DPTX) durante 3 dias, por via intraperitoneal. Após três dias de tratamento, músculos soleus e extensor digitorum longus (EDL) foram removidos, pesados, congelados e processados para diversas análises: (i) conteúdo de AMPc (ensaio imunoenzimático); (ii) atividades das proteases proteassoma, calpaínas e caspase-3 (uso de substratos específicos fluorigênicos); (iii) níveis proteicos e/ou níveis de fosforilação de componentes das vias proteolíticas, efetores intracelulares sinalizatórios e fatores de transcrição (Western blotting); (iv) determinação dos níveis séricos de insulina e citocinas pró-inflamatórias. Foram realizados experime... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Considering the advances in the knowledge of the mechanisms controlling the protein metabolism in skeletal muscles that allowed the discover of new options for the treatment of muscle atrophies, the present study aimed to understand the antiproteolytic potential of phosphodiesterase (PDE) inhibitors (pentoxifylline, a non-selective PDE inhibitor; rolipram, a selective PDE 4 inhibitor), in skeletal muscles of rats submitted to muscle atrophy due to insulin insufficiency (experimental diabetes mellitus), with emphasis on the elucidation of the participation of cyclic AMP (cAMP) signaling components. Normal and diabetic rats (60 mg/kg streptozotocin, intravenous administration) were treated intraperitoneally with saline (NS and DS) or with 2 mg/kg rolipram (NROL and DROL) or with 25 mg/kg pentoxifylline (NPTX and DPTX) for 3 days. After three days of treatments, soleus and extensor digitorum longus (EDL) muscles were removed, weighed, frozen and processed for several analyzes: (i) cAMP content; (ii) activities of proteasome, calpain and caspase-3 (use of specific fluorigenic substrates); (iii) protein levels and/or phosphorylation levels of components of proteolytic pathways, intracellular signaling effectors and transcription factors (Western blotting); (iv) determination of serum insulin and proinflammatory cytokines levels. Ex vivo experiments were performed to verify the direct action of the drugs in the control of muscle proteolysis and activation of intracellular effectors, via muscle incubations in the presence of rolipram or agonists of EPAC (Exchange protein directly activated by cAMP) and PKA (cAMP-dependent protein kinase), intracellular effectors activated by cAMP. Experiments were also carried out in the Laboratory of Prof. Dr. Marco Sandri at the... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Lucia Helena Innocentini Mei / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T12:24:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Casado_ElianaBotaro_M.pdf: 2409345 bytes, checksum: 69ba14538db5564ee23b11f2906ff6e0 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho foram preparadas blendas com proteína de soja (SPI) e poliéster sintético, Ecoflex®, com a adição de óleo de soja como plastificante e anidrido maleico como compatibilizante, nas proporções 50/50/10/0; 50/50/10/2 e 75/25/10/1 respectivamente. Para a blenda 75/25/10/1 foram estudados três diferentes tipos de plastificante, isto é, o óleo de soja, o PEG 400 o e óleo de soja epoxidado, além do efeito da adição do compatilizante anidrido maleico. Estas blendas foram preparadas na extrusora balão, com rosca simples, e caracterizadas com várias técnicas; tais como, microscopia eletrônica de varredura (MEV) para estudo da morfologia; análise de grupos químicos por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR); tração versus deformação para avaliação das propriedades mecânicas; índice de fluidez, e obtenção dos parâmetros térmicos através das técnicas de calorimetria exploratória diferencial (DSC) e termogravimetria (TGA). A técnica de termogravimetria mostrou que a temperatura de processamento das blendas está abaixo da temperatura de degradação dos polímeros. A blenda composta de Ecoflex®, proteína de soja, óleo epoxidado atuando como plastificante e anidrido maleico, como compatibilizante, nas respectivas proporções 75/25/5/1 apresentou propriedades mecânicas similares ao polietileno de baixa densidade (PEBD). O estudo da biodegradabilidade do material foi feito seguindo-se a norma ASTM D 5988-03 para determinação da biodegradação aeróbica em solo, de materiais plásticos depois da compostagem. A taxa de biodegradação, medida pela conversão de C do material para CO2, praticamente dobrou, comprovando que a adição da proteína de soja no Ecoflex® se constitui numa excelente alternativa para acelerar a biodegradação de blendas do tipo aqui estudado, utilizando-se um composto também biodegradável. / Abstract: The objective of this work was the developing and characterization of a biodegradable blend, using a synthetic resin, produced by Germany's BASF (Ecoflex®) with soybean protein isolated (SPI) in the proportion of 75/25, which gave the best properties of morphology in previous studies. Three different types of plasticizers were tested, i.e soybean oil, PEG 400 and soybean oil epoxy derivative. It was also tested the compatibilizing effect of maleic anhydride in this system. This blend was prepared in a single screw extruder and characterized with various techniques, such as scanning electron microscopy (SEM) to study the morphology; infrared spectroscopy (FTIR) to analyze chemical groups; tensile strain versus elongation for evaluation of mechanical properties; differential scanning calorimetry (DSC) to observe thermal parameters, and thermogravimetry (TGA) to observe the thermal degradation profile. Despite the blends of Ecoflex®/SPI present poor mechanical properties, they showed to be very promising since they were similar to the well known Low Density Polyethylene, which can be modified or loaded with appropriate fillers and other additives to enhance its properties. Lastly, biodegradation tests in soil were developed to follow the mineralization of the samples during the incubation period. The rate of degradation of Ecoflex® in the samples, measured by the percentage of conversion of carbon into carbon dioxide, doubled with the addition of SPI, confirming this component as a good promoter of biodegradation. / Mestrado / Ciencia e Tecnologia de Materiais / Mestre em Engenharia Química

Ingeniera Civil en Biotecnología / Ingeniera Civil en Química / Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Química / El Presente Trabajo de Título se enmarca dentro del proyecto de investigación Fondecyt Nº1080143 denominado "Effects of hydrophobic polypeptide tag fusion on protein purification by Hydrophobic Interaction Chromatography", cuyo objetivo es determinar, cuantitativa y cualitativamente, el efecto de la fusión de polipéptidos hidrofóbicos en diferentes etapas del proceso de producción de proteínas recombinantes. Una de las etapas del proyecto, consiste en la optimización de las condiciones y el modo de operación del cultivo de Escherichia coli, que maximicen la productividad de cutinasas recombinantes. El microorganismo hospedero corresponde a Escherichia coli BL21 (DE3), cepa en la que se ha introducido el vector de expresión pET11a, el cual, bajo inducción, permite la producción de la proteína recombinante cutinasa a la que se han adicionado los aminoácidos triptófano(W), prolina(P) y tirosina(Y). Los polipéptidos hidrofóbicos adicionados son WPWP(Cutinasa-(WP)2) e YYY(Cutinasa-(Y)3). Las condiciones de cultivo en estudio, variables de entrada, corresponden a: temperatura de crecimiento y temperatura de inducción (25/18°C y 37/25°C), densidad celular en el punto de inducción (0,8 y 1,5 U Abs600nm ), concentración de inductor (0,1 y 0,5 mM IPTG); concentración de extracto de levadura (5 y 20 g/L), concentración de triptona (10 y 15 g/L) y concentración de glicerol (0 y 0,3 % v/v), en el medio de cultivo. Para realizar el estudio, se desarrolló un diseño experimental factorial fraccionario (26-2IV) que permite obtener información contundente respecto de los efectos principales de los factores (condiciones de cultivo) y sus interacciones (interacciones entre 2 factores) en cultivos batch en matraces. Se llevó a cabo la totalidad de experimentos establecidos en la malla de tratamientos, para las variantes Cutinasa-(WP)2 y Cutinasa-(Y)3. Mediante un análisis estadístico de los resultados obtenidos se determinó la significancia de los factores y sus interacciones sobre la productividad y rendimiento (test ANOVA 95% nivel de significancia), se elaboró un modelo matemático lineal para estas variables en función de los factores e interacciones significativas y se determinaron las condiciones óptimas que maximizan la productividad y rendimiento para cada variante en particular, utilizando el modelo anteriormente nombrado. Los resultados obtenidos permitieron optimizar la producción de Cutinasa-(WP)2, sin inconvenientes, alcanzando una producción total de 28.870 [U Cutinasa-(WP)2/L] lo que equivale a 5,3 veces lo producido bajo las condiciones del caso base. El rendimiento optimizado fue 6,5 veces el rendimiento del caso base. Las condiciones óptimas de cultivo son: temperatura de crecimiento y temperatura de inducción, 37oC/25oC (Alto); densidad celular en el punto de inducción, 1,5 U Abs600nm(Alto); concentración de inductor, 0,1 mM IPTG (Bajo); concentración de extracto de levadura, 20 g/L (Alto); Concentración de triptona, 10 g/L (Bajo) y concentración de glicerol nula. El comportamiento errático de la variante Cutinasa-(Y)3 generó dificultades para modelar, predecir y optimizar la productividad y rendimiento de los cultivos. Se propone que las problemáticas de esta variante provienen de la cepa electrocompetente transfomada productora de Cutinasa-(Y)3. La comparación de los modos de operación en el fermentador Biostat B entregaron como resultado que el modo batch, para la variante Cutinasa-(WP)2, presentó mayor productividad específica total y rendimientoequivalentes a 2,5 y 1,4 veces la producción de fermentador operando en modo fed-batch con alimentación constante de nutrientes. En el caso de la variante Cutinasa-(Y)3, el modo de fermentación batch también fue el más favorable. Se concluye que todos los factores analizados tienen efectos significativos sobre la productividad y/o rendimiento de cutinasa recombinante en cultivos de E. coli BL21(DE3). Los factores e interacciones que poseen un efecto positivo y significativo sobre la productividad y/o rendimiento de ambas variantes corresponden a: densidad celular y sus interacciones con los factores temperatura de crecimiento e inducción y concentración de extracto de levadura. Los factores e interacciones que presentan efectos negativos y significativos sobre la productividad y/o rendimiento de ambas variantes son la concentración de inductor, concentración de triptona y la interacción concentración de glicerol-concentración extracto de levadura.

Orientador: Janete Apparecida Desidério / Banca: Odair Aparecido Fernandes / Banca: Agda Paula Facincani / Banca: Paula Cristina Brunini Crialesi Legori / Banca: Juliana Regina Rossi / Resumo: As proteínas Vip3Aa e Cry1Ia apresentam potencial no controle de lepidópteros-praga e surgem como alternativa promissora no manejo da resistência de pragas as proteínas Cry1A, que tem sido altamente utilizada na formulação de bioinseticidas comerciais à base de Bacillus thuringiensis (Bt) e em plantas transgênicas. Assim sendo, o presente trabalho teve como objetivo a clonagem e expressão das proteínas Vip3Aa42, Vip3Aa43 e Cry1Ia10 em Escherichia coli, a fim de se analisar a correlação entre a união aos receptores por meio de análises de competição entre as diferentes toxinas Vip3Aa e a toxina Cry1Ia10, e a toxicidade a lepidópteros-praga, inferindo-se quais as combinações que poderiam ser utilizadas na produção de plantas transgênicas, contendo múltiplos genes, as quais vêm sendo empregadas para contornar a evolução da resistência dos insetos às toxinas Bt. Para tanto, os genes vip3Aa e cry1Ia10 foram clonados no vetor pET SUMO, expressos em E. coli e a toxicidade das proteínas foram testadas em bioensaios com lagartas neonatas de Spodoptera frugiperda, Anticarsia gemmatalis e Heliothis virescens. As BBMVs ("Brush Border Membrane Vesicles") foram preparadas a partir dos intestinos das três espécies e ensaios de competição homóloga e heteróloga foram realizados. As proteínas Vip3Aa42 e Vip3Aa43 apresentaram toxicidade para S. frugiperda e A. gemmatalis. Já a proteína Cry1Ia10 apresentou toxicidade apenas para A. gemmatalis e, as proteínas não se mostraram tóxicas para H. virescens. Os ensaios de ligação às BBMVs demonstraram que as proteínas Vip3Aa42, Vip3Aa43 e Cry1Ia10 se unem aos receptores presentes no intestino médio de forma efetiva nas três espécies e que, portanto, houve correlação entre a toxicidade e a união aos receptores para as populações de S. frugiperda e A. gemmatalis, porém para H. virescens não houve relação entre a toxicidade e a união aos receptores. Sendo assim ... / Abstract: Vip3Aa and Cry1Ia proteins have potential in control of Lepidopteran pest and emerge as a promising alternative in the pest resistance management the Cry1A proteins, which has been highly used in the formulation of commercial insecticides based on Bacillus thuringiensis (Bt) and in transgenic plants. Therefore, this study aimed to cloning and expression of Vip3Aa42, Vip3Aa43 and Cry1Ia10 proteins in Escherichia coli, in order to analyze the correlation between the binding to receptors through competition assays between the different Vip3Aa toxins and toxin Cry1Ia10, and toxicity to lepidopteran pests inferring up which combinations that could be used to produce transgenic plants containing multiple genes, which have been used to circumvent the development of insects resistance to Bt toxins. Therefore, vip3Aa and cry1Ia10 genes were cloned into the pET SUMO vector, expressed in E. coli and toxicity of proteins were tested in bioassays with neonate larvae of Spodoptera frugiperda, Anticarsia gemmatalis and Heliothis virescens. The BBMVs (Brush Border Membrane Vesicles) were prepared from the gut of the three species, and homologous and heterologous competition assays were performed. The Vip3Aa42 and Vip3Aa43 proteins were toxic to S. frugiperda and A. gemmatalis. Already Cry1Ia10 protein showed toxicity only for A. gemmatalis and proteins were not toxic to H. virescens. Binding assays to BBMVs demonstrated that Vip3Aa42, Vip3Aa43 and Cry1Ia10 proteins binding effectively to receptors present in the midgut in three species and, therefore, was correlation between toxicity and the binding to receptors for the populations of S. frugiperda and A. gemmatalis, but for H. virescens there was no relationship between toxicity and the binding to receptors. Thus, the combination of Cry1Ia10 and Vip3Aa42 or Vip3Aa43 proteins is indicated for the production of biological insecticidal, as well as for the production of transgenic plants to circumvent ... / Doutor

Foram estudadas as proteínas da membrana eritrocitária de quarenta e seis espécies diferentes pertencentes à treze ordens da classe Mammalia, através de eletroforese em gel de poliacrilamida. Observamos que: 1. não parece haver correlação entre as concentrações relativas de espectrinas e o volume corpuscular médio. 2. não parece haver correlação entre as concentrações relativas de banda 3 e o volume corpuscular médio. 3. parece haver uma correlação inversa entre as concentrações relativas das anquirinas e o volume corpuscular médio. Assim, a maior parte dos animais pertencentes à ordem dos Artiodacty/a estudados (girafa, cervo nobre, veado campeiro, veado catingueiro, carneiro, cabra), que apresentam volume corpuscular baixo, exibe aumento significativo da concentração das anquirinas. 4. observou-se, o aparecimento de uma banda difusa na região 4.5 no Didelphis marsupialis (gambá), Arctocephalus tropicalis e Arctocephalus australis (lobo marinho subantártico e lobo marinho das ilhas do sul) e Panthera leo (leão) quando os estromas são submetidos à ação do NEM na concentração de 200 µM, e o não encontro desta banda nas demais espécies estudadas. Este fato poderia advir da hipótese de haver, nas três espécies, sequências de aminoácidos comuns que possibilitariam a ação química direta do NEM. 5. observou-se que, nos mamíferos estudados, embora houvesse variações qualitativas e quantitativas das proteínas da membrana nas espécies estudadas, práticamente todas elas apresentaram as proteínas descritas no Homo sapiens, mostrando serem todas elas importantes na manutenção do citoesqueleto e da membrana como um todo. 6. Com exceção da cutia, que exibe provavelmente quatro formas de espectrinas, todas as demais espécies exibiram duas formas, embora com variações qualitativas e quantitativas. 7. A banda 3 foi a proteína que mais exibiu variação, seja no peso molecular, com variação desde 95 kDa (Capra hircus, cabra) até 169 kDa (Alouatta sp, bugio), seja no aspecto difuso ou bem definido. 8. Houve na região 4.1/4.2 uma variabilidade grande, seja qualitativa, seja quantitativa com aparentes ausências dê\' uma ou de outra. Alguns roedores, a cobaia, cutia, hamster exibiram somente uma banda protéica na região 4.1/4.2. 9. Entre os primatas, todas as proteínas apresentaram o mesmo padrão entre os Hominoidea (macacos antropóides, Gorilla gorilla e Pongo pygmaeus e homem, Homo sapiens) e os do Velho Mundo (Cercopithecoidea, Papio cynocephalus e Erythrocebus pata). Mas, os primatas do Novo Mundo (Ceboidea, Cebus apella, Alouatta sp e AteIes paniscus chamek) apresentaram variação do peso molecular da banda 3, apresentando no entanto o mesmo aspecto difuso dos outros primatas descritos anteriormente. 10. Com exceção do Didelphis marsupialis (gambá) e Giraffa came/opardalis (girafa), que apresentaram evidência da ação de serina-proteases sobre uma anquirina, as demais espécies não exibiram proteases intra-eritrocitárias ativas nas condições estudadas. / Forty six different mammal species from thirteen regarding their erythrocyte membrane proteins, following data were observed: 1. No correlation was observed between mean corpuscular volume and spectrins concentration. 2. No correlation was observed between mean corpuscular volume and band 3 concentration. 3. It seems that there is inverse correlation between mean corpuscular volume and ankyrins concentration. Most of the studied animmals belonging to Artiodactyla, which exhibit low mean corpuscular volume, present higher ankyrin concentration. 4. A diffuse band in 4.5 region was observed among the Didelphis marsupialis, Arctocephalus tropicalis, Arctocephalus australis and Panthera leo when the ghosts were treated with 200 µM NEM, what was not found in the others species. This fact could be ascribed to hypothetical sequence of the Iysine, hystidine and cysteine which may be prone to NEM direct chemical action. 5. Although some qualitative and quantitative changes were observed among ali the studied species, ali of them seem to occur in the humans, disclosing that they are \"house-keeping\" proteins which participate as important pieces in the cytoskeleton structure and the membrane as well. 6. Ali the species presented two spectrins, with exception of Dasyprocta sp., which exhibited fours bands in the spectrins region. 7. The band 3 was the protein which showed the greatest variation, since 95 kDa in the Capra hircus up to 169 kDa in the Alouatta sp., as well as in the aspect, diffuse or well defined. 8. A great variability was observed in the 4.1/4.2 region, with apparent absence of one or another. Some Rodentia exhibited only one protein in the 4.1/4.2 region. 9. Among the Primates, the Hominoidea and the Cercopithecoidea presented an uniform pattern, but the New World monkeys (Cebus apella, Alouatta sp. and Ateies paniscus chamek) exhibited a striking molecular weight band 3 variation, although keeping the common diffuse pattern. 11. Ali the studied species did not present the evidence of protease action upon the membrane proteins, except the Didelphis marsupialis and Giraffa camelopardalis, which disclosed a proteolytic action upon the ankyrin.