Este trabalho tem como finalidade obter condições de recuperar e purificar a pró-toxina épsilon e uma protease produzida pelo Clostridium perfringens através do uso da técnica de extração líquido-líquido em sistema de duas fases aquosas (SDFA) para utilização na produção de vacinas. A aplicação do sistema de duas fases aquosas é proposta como alternativa para a purificação, pois permite a separação e análise de partículas biológicas. Esta técnica é aconselhável para purificação em larga escala pela possibilidade de partição seletiva com altos rendimentos, além de apresentar uma boa relação custo-benefício. Foram construídas as curvas binodais que foram utilizadas para análise da composição dos sistemas de duas fases aquosas formados por polietileno glicol e citrato de sódio, como também a extração e recuperação da pró-toxina épsilon e da protease produzidas por Clostridium perfringens. As curvas binodais foram construídas utilizando PEG 400, 550, 1000, 1500, 3350 e 8000 em diferentes valores de pH (6,0; 6,5; 7,0; 7,5 e 8,0) e água para formação do sistema. Também foram construídas curvas na presença de caldo clarificado em substituição à água. Foi avaliada ainda a estabilidade da pró-toxina épsilon, antes da extração, e da protease antes e após a extração, frente às variações de pH e temperatura. Um planejamento experimental ('2pot.8-3') foi usado para avaliar a influência das variáveis concentração e massa molar do PEG, concentração de citrato, pH, concentração de NaCl, fator de diluição do extrato, temperatura e massa total do sistema na extração da pró-toxina épsilon. A partição de uma protease presente no meio fermentado de C. perfringens foi estudada através do uso de três planejamentos experimentais completos (dois do tipo '2pot.4' e um do tipo '2pot.3') que avaliaram a influência das variáveis concentração e massa molar do PEG, concentração de citrato e pH. Três variáveis-resposta foram obtidas (aumento de pureza, coeficiente de partição e recuperação da enzima). Os resultados atingidos foram: coeficiente de partição de 0,57, aumento de pureza de 4,2 com uma recuperação de 131% da atividade enzimática na fase superior do sistema. O sistema de extração que proporcionou as melhores condições de extração foi constituído por: PEG 10000 (g/mol) e concentração de 22% (m/m), concentração de citrato de 8% (m/m) e pH 8,5. A protease permaneceu estável (durante 48 h), mesmo após a extração, nas temperaturas de 5°C e 25°C e nos valores de pH de 6,0 a 9,0. / The purpose of this work is to obtain best conditions of recovery and purification of proteins (epsilon prototoxin and a protease) produced by Clostridium perfringens through the use of the liquid-liquid extraction by aqueous two-phases systems (ATPS). The application of these systems is proposed as alternative for protein purification, because it allows the separation and analysis of biological particles. This technique is advisable process purification applied to large scale since it provides a selective partition with high yields, and good cost-benefit ratio. The binodal curves were constructed and used to determine the system composition based on polyethylene glicol and citrate concentrations. The binodal curves were built by using PEG 400, 550, 1000, 1500, 3350 and 8000 g/mol at different pH values (6.0; 6.5; 7.0; 7.5 and 8.0). The curves were, initially, built in the presence of water and, later, with clarified fermented broth. The differences in the curve profiles (water versus broth) helped to explain the phase separation behaviour. The stability, as a function of pH and temperature, of the epsilon prototoxin was evaluated before the extraction, while the stability of the protease was evaluated before and after the extraction. An experimental design ('2pot.8-3') was used to evaluate the influence of the following variables on epsilon prototoxin extraction: concentration and molar mass of PEG, citrate concentration and NaCl concentrations, pH, dilution factor of the extract, temperature and total mass of the system. However, the partition of the protease was studied through the use of the three full different experimental designs (two of the type '2pot.4', and one of the type '2pot.3') that evaluated the influence of the following variables: concentration and molar mass of PEG, citrate concentration and pH. Three parameter responses were obtained: purification factor; coefficient partition; and recovery yield of the enzyme. The results were satisfactory: partition coefficient = 0.57, purification factor = 4.2; yield = 131%. The extraction conditions which provided the best results were: molar mass of PEG 10000 (g/mol); concentration of PEG of 22% (w/w); concentration of citrate of 8% (w/w); and pH 8.5. The protease was stable (during 48h), even after the extraction, in the temperatures of 5°C and 25°C, and at pH values of from 6.0 to 9.0.

Este trabalho tem como finalidade obter condições de recuperar e purificar a pró-toxina épsilon e uma protease produzida pelo Clostridium perfringens através do uso da técnica de extração líquido-líquido em sistema de duas fases aquosas (SDFA) para utilização na produção de vacinas. A aplicação do sistema de duas fases aquosas é proposta como alternativa para a purificação, pois permite a separação e análise de partículas biológicas. Esta técnica é aconselhável para purificação em larga escala pela possibilidade de partição seletiva com altos rendimentos, além de apresentar uma boa relação custo-benefício. Foram construídas as curvas binodais que foram utilizadas para análise da composição dos sistemas de duas fases aquosas formados por polietileno glicol e citrato de sódio, como também a extração e recuperação da pró-toxina épsilon e da protease produzidas por Clostridium perfringens. As curvas binodais foram construídas utilizando PEG 400, 550, 1000, 1500, 3350 e 8000 em diferentes valores de pH (6,0; 6,5; 7,0; 7,5 e 8,0) e água para formação do sistema. Também foram construídas curvas na presença de caldo clarificado em substituição à água. Foi avaliada ainda a estabilidade da pró-toxina épsilon, antes da extração, e da protease antes e após a extração, frente às variações de pH e temperatura. Um planejamento experimental ('2pot.8-3') foi usado para avaliar a influência das variáveis concentração e massa molar do PEG, concentração de citrato, pH, concentração de NaCl, fator de diluição do extrato, temperatura e massa total do sistema na extração da pró-toxina épsilon. A partição de uma protease presente no meio fermentado de C. perfringens foi estudada através do uso de três planejamentos experimentais completos (dois do tipo '2pot.4' e um do tipo '2pot.3') que avaliaram a influência das variáveis concentração e massa molar do PEG, concentração de citrato e pH. Três variáveis-resposta foram obtidas (aumento de pureza, coeficiente de partição e recuperação da enzima). Os resultados atingidos foram: coeficiente de partição de 0,57, aumento de pureza de 4,2 com uma recuperação de 131% da atividade enzimática na fase superior do sistema. O sistema de extração que proporcionou as melhores condições de extração foi constituído por: PEG 10000 (g/mol) e concentração de 22% (m/m), concentração de citrato de 8% (m/m) e pH 8,5. A protease permaneceu estável (durante 48 h), mesmo após a extração, nas temperaturas de 5°C e 25°C e nos valores de pH de 6,0 a 9,0. / The purpose of this work is to obtain best conditions of recovery and purification of proteins (epsilon prototoxin and a protease) produced by Clostridium perfringens through the use of the liquid-liquid extraction by aqueous two-phases systems (ATPS). The application of these systems is proposed as alternative for protein purification, because it allows the separation and analysis of biological particles. This technique is advisable process purification applied to large scale since it provides a selective partition with high yields, and good cost-benefit ratio. The binodal curves were constructed and used to determine the system composition based on polyethylene glicol and citrate concentrations. The binodal curves were built by using PEG 400, 550, 1000, 1500, 3350 and 8000 g/mol at different pH values (6.0; 6.5; 7.0; 7.5 and 8.0). The curves were, initially, built in the presence of water and, later, with clarified fermented broth. The differences in the curve profiles (water versus broth) helped to explain the phase separation behaviour. The stability, as a function of pH and temperature, of the epsilon prototoxin was evaluated before the extraction, while the stability of the protease was evaluated before and after the extraction. An experimental design ('2pot.8-3') was used to evaluate the influence of the following variables on epsilon prototoxin extraction: concentration and molar mass of PEG, citrate concentration and NaCl concentrations, pH, dilution factor of the extract, temperature and total mass of the system. However, the partition of the protease was studied through the use of the three full different experimental designs (two of the type '2pot.4', and one of the type '2pot.3') that evaluated the influence of the following variables: concentration and molar mass of PEG, citrate concentration and pH. Three parameter responses were obtained: purification factor; coefficient partition; and recovery yield of the enzyme. The results were satisfactory: partition coefficient = 0.57, purification factor = 4.2; yield = 131%. The extraction conditions which provided the best results were: molar mass of PEG 10000 (g/mol); concentration of PEG of 22% (w/w); concentration of citrate of 8% (w/w); and pH 8.5. The protease was stable (during 48h), even after the extraction, in the temperatures of 5°C and 25°C, and at pH values of from 6.0 to 9.0.

O Clostridium perfringens é um microrganismo anaeróbio que está presente no solo e no trato intestinal dos mamíferos. Provoca intoxicação alimentar nos seres humanos, doenças enterotoxêmicas nos animais domésticos e gangrena gasosa em ambos os grupos. O C. perfringens é classificado em cinco tipos (A, B, C, D e E) mediante a produção de quatro toxinas principais (alfa, beta, épsilon e iota). Neste trabalho foi possível padronizar a técnica de PCR para detectar a presença dos genes cpa, cpb e etx a partir de culturas de C. perfringens. A sensibilidade analítica da técnica de PCR a partir de culturas de C. perfringens foi de 2,27 ng/µL para o gene cpa, 22,7 pg/µL para o gene cpb e 22,7 pg/µL para o gene etx. A pesquisa dos genes cpa, cpb e etx partir de 35 amostras de C. perfringens isoladas de bovinos revelou que 16 (45,7%) eram do tipo A; 18 (51,4%) eram do tipo C e 1 (2,9%) era do tipo B. Não foi observada nenhuma amostra do tipo D. A metodologia de PCR revelou-se útil na tipificação de amostras de C. perfringens isoladas de bovinos, contribuindo para o diagnóstico dessa bacteriose neste país, eliminando as dificuldades de tipificação oriundas do alto custo e da indisponibilidade de anti-soros para a tipificação pela reação de soroneutralização e evitando a utilização de animais de laboratório. / Clostridium perfringens is an anaerobic micro-organism that is present in the soil and gastrointestinal tract of mammals. It causes food poisoning in humans, enterotoxemic diseases in domestic animals and gas gangrene in both. C. perfringens is classified into five types (A, B, C, D and E) according to the production of four major toxins (alpha, beta, epsilon and iota). In this trial was possible to standardize the PCR?s technique to detect cpa, cpb and etx genes from cultures of C. perfringens. PCR?s analythical sensibility was 2.27 ng/µL for cpa gene, 22.7 pg/µL for cpb gene and 22.7 pg/µL for etx gene. The research of cpa, cpb and etx genes from 35 samples of C. perfringens isolated from cattle reveals that 16 (45.7%) were classified as type A, 18 (51.4%) as type C and 1 (2.9%) as type B. No sample of type D was observed. PCR?s technique reveals to be usefull to typify samples of C. perfringens isolated from cattle, contributing to diagnose of this bacterial disease in this country and solving typifing problems represented by the high costs of the process and by the lack of antiserum that is required to typify the micro-organism by seroneutralization. PCR?s technique avoid the use of laboratory animals, too.

O Clostridium perfringens é um microrganismo anaeróbio que está presente no solo e no trato intestinal dos mamíferos. Provoca intoxicação alimentar nos seres humanos, doenças enterotoxêmicas nos animais domésticos e gangrena gasosa em ambos os grupos. O C. perfringens é classificado em cinco tipos (A, B, C, D e E) mediante a produção de quatro toxinas principais (alfa, beta, épsilon e iota). Neste trabalho foi possível padronizar a técnica de PCR para detectar a presença dos genes cpa, cpb e etx a partir de culturas de C. perfringens. A sensibilidade analítica da técnica de PCR a partir de culturas de C. perfringens foi de 2,27 ng/µL para o gene cpa, 22,7 pg/µL para o gene cpb e 22,7 pg/µL para o gene etx. A pesquisa dos genes cpa, cpb e etx partir de 35 amostras de C. perfringens isoladas de bovinos revelou que 16 (45,7%) eram do tipo A; 18 (51,4%) eram do tipo C e 1 (2,9%) era do tipo B. Não foi observada nenhuma amostra do tipo D. A metodologia de PCR revelou-se útil na tipificação de amostras de C. perfringens isoladas de bovinos, contribuindo para o diagnóstico dessa bacteriose neste país, eliminando as dificuldades de tipificação oriundas do alto custo e da indisponibilidade de anti-soros para a tipificação pela reação de soroneutralização e evitando a utilização de animais de laboratório. / Clostridium perfringens is an anaerobic micro-organism that is present in the soil and gastrointestinal tract of mammals. It causes food poisoning in humans, enterotoxemic diseases in domestic animals and gas gangrene in both. C. perfringens is classified into five types (A, B, C, D and E) according to the production of four major toxins (alpha, beta, epsilon and iota). In this trial was possible to standardize the PCR?s technique to detect cpa, cpb and etx genes from cultures of C. perfringens. PCR?s analythical sensibility was 2.27 ng/µL for cpa gene, 22.7 pg/µL for cpb gene and 22.7 pg/µL for etx gene. The research of cpa, cpb and etx genes from 35 samples of C. perfringens isolated from cattle reveals that 16 (45.7%) were classified as type A, 18 (51.4%) as type C and 1 (2.9%) as type B. No sample of type D was observed. PCR?s technique reveals to be usefull to typify samples of C. perfringens isolated from cattle, contributing to diagnose of this bacterial disease in this country and solving typifing problems represented by the high costs of the process and by the lack of antiserum that is required to typify the micro-organism by seroneutralization. PCR?s technique avoid the use of laboratory animals, too.