Orientador: Glaucia Maria Pastore / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T05:10:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_Rosangelados_M.pdf: 814194 bytes, checksum: 40aac8890d5062af1c1b42f9e06c6d35 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Os galactooligossacarídeos (GOS), um grupo de oligossacarídeos, são carboidratos não digeríveis (NDOs), resistentes à hidrólise das enzimas digestivas do intestino, tem os efeitos fisiológicos similares ao da fibra dietética. Sua ingestão aumenta a proliferação das Bifidobacterium e dos Lactobacilus no intestino. Eles são considerados como ingredientes prebióticos. Devido aos possíveis benefícios à saúde, associados com o consumo destes compostos, seu uso como Alimento Funcional tem crescido rapidamente, particularmente no Japão e Europa. Este trabalho teve como objetivo a extração da enzima _-galactosidase a partir do microrganismo Scopulariopsis sp, de avaliar o efeito da temperatura, tempo de reação, concentração de enzima e lactose, de modo a obter condições mais eficientes para a produção de GOS, além disso, comparar esses resultados com os GOS produzidos com a enzima comercial obtida por Aspergillus oryzae. Como resultado, observamos que a linhagem de Scopulariopsis sp sintetizou grandes quantidades de b-galactosidase por fermentação semi-sólida, que foi produzida constitutivamente. A enzima semi-purificada foi precipitada de etanol 70%. O extrato foi caracterizado bioquimicamente, mostrando ter pH ótimo de 5,0 e a melhor temperatura a 45ºC, para atividade de transgalactosilação. A enzima obtida a partir de Scopulariopsis sp converteu 20% de lactose em oligossacarídeos (80.8mg/mL de 4¿galactosyl-lactose), comparando com a _- galactosidase de Aspergillus oryzae, que converteu 6% de lactose em oligossacarídeos (25.6mg/mL de 4¿galactosyl-lactose), utilizando lactose 40% (p/v), à 45ºC, pH 5.0 e 10U/mL e o melhor tempo foi o de 12h de reação. Também houve a produção de outro galactooligossacarídeo de estrutura não identificada ainda, sendo necessário estudos adicionais que elucidem a estrutura e atividade destes GOS / Abstract: The galactooligosaccharides (GOS), a group of oligosaccharide, are not digerible carbohydrates (NDOs), they are resistant to hydrolysis by digestive enzymes from intestine and have similar dietary fiber physiological effect. Its ingestion increases the Bifidobacterium and Lactobacillus proliferation in the intestine. They are considered prebiotic ingredients. Due to the possible health benefits associated with the consumption of these compounds, their use as functional ingredients has grown quickly, particularly in Japan and Europe. They aim of this work was to extract the _-galactosidase from Scopulariopsis sp, and to evaluate the temperature conditions, reaction time, lactose and enzyme concentration, to improve the GOS production, beyond that, to make a comparison with the GOS obtained by commercial enzyme produced by Aspergillus oryzae. As result the Scopulariopsis sp strain had, accumulated great amounts of _- galactosidase on semisolid fermentation and the enzyme was produced continuosly. The enzyme solution was precipitated by using 70% ethanol. The extract was biochemically characterized showing the otimum pH of 5.0, and the best temperature was 45ºC, for transgalactosylation activity. The enzyme isolated from Scopulariopsis sp has converted 20% of lactose into oligosacharides (80.8mg/mL of 4'galactosyl-lactose), comparing with _-galactosidase from Aspergillus oryzae, a commercial enzyme, that converted 6% of lactose into oligosacharides (25.6 mg/mL of 4'galactosyl-lactose), using lactose 40% (p/v), at 45ºC, pH 5.0 and 10U/mL, and the best reaction time was at 12h of reaction. We also observed the production of other galactooligosaccharide with nonidentified structure, been necessary additional research to discover their structure and activity / Mestrado / Mestre em Ciência de Alimentos

Orientador: Glaucia Maria Pastore / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-15T22:31:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_Rosangelados_D.pdf: 1329629 bytes, checksum: 3c51b0ca511ea2a0133affa7ea5d0039 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A maioria dos estudos que envolvem prebióticos têm sido realizados comfrutooligossacarídeos (FOS) e galactooligossacarídeos (GOS) devido a segurança, estabilidade, propriedades sensoriais, resistência à digestão na parte superior do intestino e fermentabilidade no cólon, bem como suas capacidades em promover o crescimento das bactérias benéficas no trato gastrintestinal. Assim, esta pesquisa teve como objetivo estudar a produção e aplicação do prebiótico galactooligossacarídeo (GOS) em estudos in vitro e in vivo. A produção de GOS foi realizada utilizando a enzima ß-galactosidase, extraída de Scopulariopsis sp., na forma livre e imobilizada no suporte orgânico DEAE-celulose. Por meio do estudo in vitro avaliou-se o efeito do GOS sobre a produção de citocinas em culturas de células tumorais, utilizando interferon gama (INF-?) como marcador. Verificou-se também o efeito bifidogênico do GOS, utilizando as culturas probióticas Lactobacillus acidophillus (LA05) e Bifidobacterium animalis (Bb12), bem como a ação dos metabolitos, resultantes da fermentação por estes micro-organismos probióticos, em relação à atividade antiproliferativa em modelos de células tumorais. Foi realizado ainda o estudo in vivo com ratas adultas, com o objetivo de avaliar o impacto fisiológico dos prebióticos FOS e GOS no intestino (ceco) dos animais, através das análises de pH fecal e técnicas de morfometria intestinal. O rendimento da produção de GOS foi de 30% em 12 horas e 24% em 15 dias para a enzima livre e imobilizada, respectivamente. Nos estudos in vitro, a ação direta do GOS apresentou indícios de atividade antiproliferativa na linhagem HT-29 (adenocarcinoma de cólon), todavia, não foi capaz de reduzir em pelo menos 50% o crescimento das células tumorais. Não houve diferença significativa (p>0,05) entre as células tumorais estudadas em relação à concentração de IFN-?. O efeito bifidogênico do GOS foi demonstrado pelas diferenças observadas entre as contagens iniciais e finais ( logUFC.mL-1) utilizando o meio MRS+GOS, que foram de 3,98 logUFC.mL-1 para LA05 e de 4,6 logUFC.mL-1 para Bb12. Os metabólitos resultantes da fermentação da linhagem LA05 foram testados quanto à atividade antiproliferativa em linhagens tumorais humanas. Verificou-se que o meio sem dextrose (MRS-mínimo) apresentou atividade antiproliferativa para as linhagens UACC-62 (melanoma), MCF-7 (mama), NCI-ADR/RES (ovário), 786-0 (renal), NCI-H460 (pulmão) e HT-29 (cólon). O meio de cultura acrescido com GOS, por sua vez, apresentou efeito citostático apenas para duas linhagens (UACC-62 e HT-29). Os resultados obtidos sugerem que os metabólitos bacterianos provenientes da LA05 cultivada em meio sem GOS exercem efeito antiproliferativo e que o GOS reduz a produção desses compostos resultando em diminuição da atividade antiproliferativa. Quanto aos estudos in vivo, os animais que consumiram ração com os prebióticos tiveram um discreto aumento de peso, sem aumento no consumo de ração; além disso, não foi observado decréscimo relevante em relação ao pH do ceco. Os animais alimentados com FOS ou com GOS apresentaram aumento na altura das vilosidades intestinais em relação ao grupo controle (p<0.05). Foi verificado que apenas as vilosidades intestinais dos animais que consumiram FOS apresentavam-se mais largas, quando comparado com o grupo controle. Por outro lado, quanto à altura dos enterócitos, as ratas que consumiram GOS apresentaram média maior que o grupo padrão, enquanto as alimentadas com FOS não apresentaram diferença significativa (p<0,05). Embora os mecanismos envolvidos em relação à atividade metabólica do GOS não estejam totalmente esclarecidos, sugere-se que este oligossacarídeo tenha potencial de modulação no epitélio intestinal das células. Não é possível, no entanto, excluir o efeito mediado pelos ácidos graxos de cadeia curta, estimulados a partir da ingestão dos prebióticos, em relação à nutrição dos enterócitos / Abstract: Most studies involving prebiotic have been performed with fructooligossacarídeos (FOS) and galactooligosaccharides (GOS), due to security, stability, sensory properties, resistance to digestion in the upper bowel and fermentability in the colon as well as their ability to promote beneficial bacteria growth in the gastrointestinal tract. Thus, the aim of this research was to study the prebiotic galactooligosaccharide (GOS) production and application in vitro and in vivo. GOS production was performed using ß-galactosidase enzyme extracted from Scopulariopsis sp. in free form and immobilized on an organic DEAE-cellulose. The in vitro study GOS effect on cytokine production was evaluated on human cancer cell lines, using interferon gamma (INF-?) as a marker. GOS bifidogenic effect was determined using probiotic cultures Lactobacillus acidophillus (LA05) and Bifidobacterium animalis (Bb12) and the antiproliferative activity of metabolites resulting from these probiotics microorganisms fermentation was studied in human cancer cell lines. An in vivo study was also performed with adult female rats in order to evaluate the physiological impact of prebiotics FOS and GOS in the cecum of animals by analyzing fecal pH and intestinal morphology was done. The yield of GOS production was 30% at 12 hours and 24% at 15 days for free and immobilized enzyme, respectively. The direct action of GOS in vitro showed evidence of antiproliferative activity in HT-29 line (colon adenocarcinoma), however, it was not able to reduce at least 50% growth of tumor cells. There was no significant difference (p> 0.05) between tumor cells studied in IFN-? concentration. GOS bifidogenic effect was demonstrated by differences between initial and final scores ( logUFC.mL-1) when MRS + GOS was used. The difference was 3,98 logUFC.mL-1 for LA05 and 4,6 logUFC.mL-1 for Bb12. The metabolites resulting from LA05 fermentation were tested for antiproliferative activity on human cancer cell lines. The medium without dextrose (MRS-minimum) showed antiproliferative activity for the cell lines UACC-62 (melanoma), MCF-7 (breast), NCI-ADR/RES (ovary), 786-0 (renal) NCI-H460 (lung) and HT-29 (colon). The culture medium supplemented with GOS, in turn, showed only a cytostatic effect for two cell lines (UACC-62 and HT-29). The results suggest that bacterial metabolites from LA05 grown in medium without GOS exert antiproliferative effect while GOS supplementation propably reduced the active metabolites concentration. Animals fed with diet supplemented by prebiotics showed slight weight gain with no changes in fed intake and no significant decrease on cecal pH. Animals fed with FOS or GOS showed an increase in villus height in comparison with control group (p <0.05). It was found that only the villi of the animals fed with FOS were wider when compared with control group. Moreover, the enterocytes height was larger in rats that consumed GOS in comparison of control group, while those fed with FOS did not differ significantly (p<0.05). Although the mechanisms involved in GOS metabolic activity are not entirely clear, our results suggested that this oligosaccharide has a potential as intestinal epithelial cells modulator. It is not possible, however, to exclude the effect mediated by short-chain fatty acids, stimulated by prebiotics ingestion in enterocytes nutrition / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos