Submitted by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2015-03-20T21:10:23Z No. of bitstreams: 2 Dissertação Alessandra Oliveira da Silva Haertel.pdf: 1119325 bytes, checksum: 3c94b6dc9acebcf2e0adc29ffb09b410 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2015-03-21T00:00:32Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação Alessandra Oliveira da Silva Haertel.pdf: 1119325 bytes, checksum: 3c94b6dc9acebcf2e0adc29ffb09b410 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2015-03-21T00:00:52Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação Alessandra Oliveira da Silva Haertel.pdf: 1119325 bytes, checksum: 3c94b6dc9acebcf2e0adc29ffb09b410 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-21T00:00:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação Alessandra Oliveira da Silva Haertel.pdf: 1119325 bytes, checksum: 3c94b6dc9acebcf2e0adc29ffb09b410 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-04-05 / Sem bolsa / O mundo contemporâneo exige agilidade do ser humano na vida cotidiana. Pensar em formas de minimizar o tempo de preparo de alimentos, sem deixar de ter uma alimentação saudável, tem sido a preocupação das pessoas que têm trocado o consumo de frutas e verduras íntegras pelas minimamente processadas. Entre estas se encontra o morango. O morango é um fruto muito valorizado, no entanto é muito delicado, altamente perecível e de alto custo. Destacam-se suas propriedades nutracêuticas, sua ação antioxidante e capacidade de aumentar as defesas imunológicas. Os compostos fenólicos são apontados como principais substâncias que participam destas atividades. Dentre os revestimentos utilizados, aqueles a base de xantana tem se destacado por originar revestimentos com alto grau de proteção. Este estudo tem como objetivo avaliar diversos revestimentos comestíveis a base de goma xantana, gelatina, sorbitol e óleo de canola em morango minimamente processado, em diferentes tempos de armazenamento, como forma de amenizar a perda dos compostos antioxidantes e proporcionar o aumento da vida de prateleira. O experimento foi realizado no período de 15 dias, as amostras foram retiradas para as análises após o 10, 50, 10o e 150 dias de armazenamento. Ao final de cada período foram realizadas as análises de perda de peso, cor, textura, pH, acidez, sólidos solúveis, umidade e sólidos totais. Parte do material relativo a cada período de armazenamento foi triturado e armazenado a – 80 0C, para realização das análises de ácido L- Ascórbico, antocianinas, compostos fenólicos e atividade antioxidante. A conservação das propriedades físico-químicas do morango foi ampliada com o revestimento de gelatina, xantana, sorbitol e óleo de canola a 3% (GXSL 3%) para os parâmetros sólidos solúveis totais e firmeza. Na conservação dos compostos bioativos, a cobertura com xantana, sorbitol e óleo de canola a 3% (XSL 3%) demonstrou ser o melhor tratamento para impedir que o percentual de inibição do DPPH diminuísse. Entretanto, não foram verificados resultados estatisticamente significativos de proteção para os outros fitoquímicos. / The contemporary world requires agility of the human being in everyday life. Think of ways to minimize the preparation time of food, while having a healthy diet, has been the concern of people who have changed the consumption of fruits and vegetables by intact minimally processed. Among these is the strawberry. The strawberry is a highly prized fruit, however is very delicate, highly perishable and expensive. Noteworthy are their nutraceutical properties, its antioxidant action and the ability to increase your immunological defenses. Phenolic compounds are cited as the main substances that participate in these activities. Among the coatings used, those based xanthan has been noted for yield coatings with a high degree of protection. This study aims to evaluate the various edible base xanthan gum, gelatin, sorbitol and canola oil in strawberry minimally processed at different storage times coatings as a way to mitigate the loss of antioxidants and provide increased shelf life. The experiment was performed at 15 days, samples were taken for analysis after 1, 5, 10 and 15 days of storage. At the end of each period analyzes of weight loss, color, texture, pH, acidity, soluble solids, moisture and total solids were performed. Some of the material for each storage period was crushed and stored at - 80 0C, for analyzes of L- ascorbic acid, anthocyanins, phenolic compounds and antioxidant activity. The conservation of the physicochemical properties of the strawberry was expanded with the coating of gelatin, xanthan gum, sorbitol and canola oil 3% ( GXSL 3 % ) for total soluble solids and firmness parameters. Conservation of bioactive compounds, cover with xanthan, sorbitol and canola oil 3% ( XSL 3 % ) proved to be the best treatment to prevent the inhibition of DPPH decreased. However, no statistically significant results for the other protective phytochemicals have been checked.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:32:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_katia_leston_bacelo.pdf: 1389207 bytes, checksum: b5ad0bea30c73a3ecb9d5b196b2a8b64 (MD5) Previous issue date: 2013-12-10 / A major challenge for the development of vaccines based on purified or recombinant protein subunits, and synthetic peptides resides in the fact that these are poorly immunogenic and mobilize insufficient immunoprotective response. Adjuvants are often used in association with these subunits in order to amplify and direct the immune response induced. Nowadays, there is a wide range of compounds that demonstrate adjuvant activity, however, few are approved for human use, and these often fail to induce appropriate immune response against a particular pathogen. Thus, there is a need to develop new adjuvants that are safe, effective and represent an alternative to currently available. In the present study, we used as a model antigen the non- identical portion of the Leptospira LigA protein (Leptospiral immunoglobulin-like protein A), an outer membrane protein of great interest as a mediator pathogenic mechanisms, used in serological diagnosis and as experimental vaccines. This antigen was formulated with various adjuvants, and the formulations tested for their immunoprotective potential in hamsters, challenged with a virulent strain of L. interrogans serovar Copenhageni. For this, the LigAni protein was produced in recombinant form (rLigAni) using Escherichia coli as the expression system and associated to xanthan polysaccharide, in its variants xanthan pruni strains 106 (X1) and 101 (X2), commercial xanthan and also to oligodinucleotídeo CpG (CpG ODN), carbon nanotubes (CNTs) and aluminum hydroxide (Alhydrogel). Formulations containing rLigAni associated with xanthan polysaccharide and CNTs induced significant IgG antibody titers, comparable to that induced when the protein was associated with Alhydrogel. Protection against lethal challenge was observed in 100%, 100%, 67% and 50% of the hamsters immunized with rLigAni-X1, rLigAni- CpG-X1, rLigAni-Alhydrogel and rLigAni-X2, respectively (Fisher test P < 0.05). The preparations containing rLigAni associated with CNTs, although induced an antibody response, failed to confer immunoprotection. Additionally, xanthan and CNTs adjuvants were not toxic to Chinese hamster ovary (CHO) cells, in vitro. The results of this study indicate xanthan as a new adjuvant for subunit vaccines against leptospirosis, presenting the ability to potentiate the immune response against the antigen, besides biocompatibility and the possibility of reduction of number of doses required for protection. / O maior desafio para o desenvolvimento de vacinas baseadas em subunidades proteicas, recombinantes ou purificadas e peptídeos sintéticos, reside no fato destas serem pouco imunogênicas e mobilizarem uma resposta imunoprotetora insuficiente. Adjuvantes são utilizados associados a estas subunidades com o intuito de amplificar e direcionar a resposta imune induzida. Na atualidade, existe uma grande gama de compostos que demostram ação adjuvante, contudo, poucos são aprovados para uso humano, e estes muitas vezes falham em induzir resposta imune adequada contra determinado agente patogênico. Assim, existe a necessidade do desenvolvimento de novos adjuvantes que sejam seguros, efetivos e representem uma alternativa aos atualmente disponíveis. No presente estudo, utilizamos como antígeno modelo a porção não-idêntica da proteína LigA (Leptospiral immunoglobulin-like protein A) de Leptospira spp., uma proteína de membrana externa de grande interesse como mediadora de mecanismos de patogenicidade, utilizada em sorodiagnóstico e em vacinas experimentais. Esta proteína foi associada a diferentes adjuvantes, e as formulações testadas quanto ao seu potencial imunoprotetor em hamsters desafiados com cepa virulenta de Leptospira interrogans sorovar Copenhageni. Para isso, a proteína LigAni foi produzida em sua forma recombinante (rLigAni) utilizando Escherichia coli como sistema de expressão e associada ao polissacarídeo xantana, em suas variantes xantana pruni cepas 106 (X1) e 101 (X2), xantana comercial, e também ao oligodinucleotídeo CpG (CpG ODN), nanotubos de carbono (CNTs) e hidróxido de alumínio (Alhydrogel). Formulações contendo rLigAni associada ao polissacarídeo xantana e aos CNTs induziram títulos de anticorpos IgG significativos e comparáveis aos induzidos quando a proteína foi associada ao Alhydrogel. Proteção contra o desafio letal foi observada em 100%, 100%, 67% e 50% dos hamsters imunizados com rLigAni-X1, rLigAni-CpG-X1, rLigAni-Alhydrogel e rLigAni-X2, respectivamente (Fisher test P < 0,05). As preparações contendo rLigAni associada aos CNTs, embora tenham induzido resposta de anticorpos, falharam em conferir imunoproteção. Adicionalmente, os adjuvantes xantana e CNTs não se mostraram tóxicos em células de ovário de hamster Chinês (CHO), in vitro. Os resultados desse estudo apontam a xantana como um novo adjuvante para vacinas de subunidade contra leptospirose, apresentando a propriedade de potencializar a resposta imune contra o antígeno, além de biocompatibilidade e a possibilidade de redução no número de doses requeridas para proteção.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:32:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_patricia_diaz.pdf: 1952378 bytes, checksum: 86bdafa069ecf1310cdf6aee4e0d1849 (MD5) Previous issue date: 2008-05-20 / The knowledge on the biopolymers properties are important to predict his future industrial applications because reflects his chemical primary structure. Besides, the physical and chemical characteristics of the biopolymers are a consequence of the process used in his synthesis. The aim of this work was the study of the hydrodynamic properties of solution of biopolymers xanthan synthesized by Xanthomonas arboricola pv pruni, strains 06 and 82, and clairana FL, synthesized by Beijerinckia sp. strain 7070, in 7L fermentation volume. The results from rheological analysis, acetyl and piruvate content, ion content and thermal stability were compared with the ones obtained for commercial xanthan. The commercial xanthan is more efficient in the rheological properties due to divalent ion in their composition. The results for acetyl and piruvate content were in accordance with the literature. Thermal analysis showed presence of protein in the pv pruni xanthan´s and in clairana, but not in commercial xanthan. Hydrodynamic properties behavior of xanthan (Xc06), clairana and tara gum, in various concentrations, was examined using dynamic light scattering. Concentration regimes were determined by critical concentrations c* and c**, applying two methods. The first method was based on diffusional coefficient behavior of a range of biopolymers concentrations. A theoretical curve was proposed for results evaluation. With this method, c* and c** were determined for xanthan and tara gum , but nor for clairana due to its non-regular behavior. Distribution curves of relaxation times (DTR) were the second method applied. Distribution curves for xanthan and tara gum presented different number of relaxation modes. The concentrations where the number of modes did change corresponds to the c* and c**, determined using the first method. So, the distribution curves of relaxation times were obtained for clairana and the critical concentrations determined. Size distribution, hydrodynamic radii and polydispersity index for different concentrations were obtained from the respective correlation curves. The parameters showed dependence with solution concentration. The size distribution changed from monomodal to bimodal and to trimodal due to the increase in solution concentration. This behavior was attributed to the slow motion in diffusion due to particle aggregation formation. This aggregation causes hydrodynamic radii variation because their radii are higher than the particle radius in dilute solution. The polydispersity index increases with concentration increment, due to the appearing new peaks, while the width of the peaks of size distribution decreases. / O conhecimento sobre as propriedades dos biopolímeros é importante para predizer futuras aplicações industriais, pois reflete sua estrutura química primária. Além disso, as características físicas e químicas dos biopolímeros microbianos são conseqüência do processo utilizado em sua síntese. O presente trabalho teve como objetivo realizar a caracterização das propriedades dinâmicas de soluções dos biopolímeros xantana, sintetizada pela bactéria Xanthomonas arboricola pv pruni, e clairana, sintetizada pela bactéria Beijerinckia sp., em volume de 7L. As análises reológicas, o conteúdo dos grupos acetila e piruvato, o conteúdo de íons e a estabilidade térmica foram comparados com os resultados obtidos para uma amostra de xantana comercial. A amostra comercial apresentou propriedades reológicas superiores aos demais biopolímeros, devido a presença de íons divalentes em sua composição. Os resultados obtidos para o conteúdo de acetila e piruvato apresentaram-se compatíveis com os resultados apresentados na literatura. A análise térmica mostrou a presença de proteínas nas amostras de xantana do pv pruni e na clairana, o que não ocorreu na amostra comercial. O comportamento das propriedades hidrodinâmicas dos biopolímeros xantana (Xc06), clairana e tara, em função da concentração das soluções, foi analisado utilizando a técnica de espalhamento de luz dinâmico. Os regimes de concentração das soluções foram definidos através da determinação das concentrações críticas c* e c**, aplicando-se duas metodologias. A primeira metodologia foi baseada no comportamento do coeficiente de difusão em função da concentração das soluções, propondo-se uma curva teórica para avaliar os resultados. Aplicando esta metodologia, foi possível determinar c* e c** para a xantana e a tara, mas não para a clairana, que apresentou curva irregular. Na segunda metodologia foram analisadas as curvas de distribuição dos tempos de relaxação (DTR) para as soluções de xantana e tara. Estas curvas apresentaram diferente número de modos de relaxação, sendo observado que as concentrações nas quais o número de modos sofreu modificação corresponderam às concentrações c* e c**, determinadas utilizando a metodologia anterior. Foram então obtidas as curvas de DTR para a clairana, sendo possível determinar as concentrações críticas, bem como os regimes de concentração. Através das curvas do coeficiente de correlação foram obtidas as distribuições de tamanho, os raios hidrodinâmicos e o índice de polidispersão. Os parâmetros analisados apresentaram dependência com relação à concentração das soluções. Conforme a concentração das soluções aquosas aumentou, a distribuição de tamanhos por intensidade passou de um comportamento monomodal para bimodal e trimodal. Este comportamento foi atribuído a presença de modos lentos de difusão translacional ocasionados pela formação de aglomerados de partículas. Estes aglomerados causaram variação nos valores do raio hidrodinâmico por apresentarem raio hidrodinâmico superior ao raio das partículas em solução diluída. O índice de polidispersão aumentou com o aumento da concentração das soluções, devido ao surgimento de novos picos, enquanto a largura dos picos de distribuição de tamanho diminuiu.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:32:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_amanda_avila_rodrigues.pdf: 890698 bytes, checksum: 1d955a8f7fba6dc5e374721390bc09da (MD5) Previous issue date: 2010-12-03 / Xanthan gum is one the most important commercial hydrocolloids. / A goma xantana é um dos mais importantes hidrocolóides comerciais.

<p>Потражња за ксантаном, од момента његовог открића шездесетих година двадесетог века, константно се повећава због његове широке употребне вредности у различитим гранама индустрије, а процењује се да ће тржишна вредност овог значајног биополимера у 2020. години износити 987,7 милиона америчких долара. Биотехнолошка производња ксантана,&nbsp; микробиолошког секундарног метаболита, је каракте-ристична по неспецифичности угљенохидратног супстрата, минималним потребама за нутријенатима и огромним захтевима за процесном водом. Стандарди квалитета процесне воде су специфични и условљени примењеним биокатализаторима. Како квалитет ове воде одговара квалитету воде за пиће, ограниченост водних ресурса и трошкови припреме воде захтеваног квалитета намећу потребу за проналажењем алтернативних супстрата. Све наведено указује да се за биосинтезу овог тржишно вредног биопроизвода могу употребити отпадне воде које генерише индустрија вина. С обзиром да је производња ксантана веома захтевна и у погледу регулације процесних параметара одговорних за растворљивост кисеоника велики напори непрестано се улажу у унапређење овог сегмента биопроцеса.</p><p>Основни циљ ове докторске дисертације је оптимизација производње ксантана у лабораторијском биореактору одговарајућих геометријских односа запремине 7 l, метаболичком активношћу референтног соја Xanthomonas campestris ATCC 13951 на култивационом медијуму оптималне формулације чија су основа отпадне воде винарија, у погледу процесних параметара значајних за садржај раствореног кисеоника.</p><p>У оквиру истраживања која су обухваћена овом докторском дисертацијом оптимизација вредности процесних параметара значајних за садржај раствореног кисеоника изведена је применом методе жељене функције у комбинацији са дефинисаним математичким моделима. Као услови задати су максимална продукција ксантана којег карактерише максимална молекулска маса, али и максималан вискозитет раствора. Дефинисане оптималне вредности испитиваних фактора, при којима жељена функција има највећу вредност (0,969), су температура од 29,33&deg;C, интензитет аерације од 1,95 l/l/min и брзина мешања од 475,54 o/min, док су моделом предвиђене вредности показатеља тока, као и показатеља успешности биосинтезе ксантана следеће: садржај биомасе од 137,34&bull;108 cfu/ml, садржај раствореног кисеоника од 10,15%, садржај шећера од 2,84 g/l, садржај укупног азота од 137,56 mg/l, садржај асимилабилног азота од 4,78 mg/l, садржај укупног фосфора од 5,18 mg/l, вискозитет култивационе течности од 237,92 mPa&bull;s, садржај ксантана од 24,18 g/l, молекулска маса ксантана од 7,73&bull;105 g/mol и вискозитет раствора ксантана од 60,48 mPa&bull;s.&nbsp; На основу резултата оптимизације изведена је производна фаза биопроцеса на температури од 29&deg;C, при интензитету аерације од 2 l/l/min и брзини мешања од 475 o/min при чему је добијен садржај ксантана, одговарајућег квалитета, од<br />23,85 g/l и остварен степен конверзије извора угљеника у производ од 79,17%, док садржај раствореног кисеоника није опао испод критичне вредности.</p><p>Са технолошког аспекта, резултати ових истраживања представљају поуздан извор информација за увећање размера предложеног биопроцеса и пројектовање биореактора одговарајућих карактеристика.</p> / <p>Potražnja za ksantanom, od momenta njegovog otkrića šezdesetih godina dvadesetog veka, konstantno se povećava zbog njegove široke upotrebne vrednosti u različitim granama industrije, a procenjuje se da će tržišna vrednost ovog značajnog biopolimera u 2020. godini iznositi 987,7 miliona američkih dolara. Biotehnološka proizvodnja ksantana,&nbsp; mikrobiološkog sekundarnog metabolita, je karakte-ristična po nespecifičnosti ugljenohidratnog supstrata, minimalnim potrebama za nutrijenatima i ogromnim zahtevima za procesnom vodom. Standardi kvaliteta procesne vode su specifični i uslovljeni primenjenim biokatalizatorima. Kako kvalitet ove vode odgovara kvalitetu vode za piće, ograničenost vodnih resursa i troškovi pripreme vode zahtevanog kvaliteta nameću potrebu za pronalaženjem alternativnih supstrata. Sve navedeno ukazuje da se za biosintezu ovog tržišno vrednog bioproizvoda mogu upotrebiti otpadne vode koje generiše industrija vina. S obzirom da je proizvodnja ksantana veoma zahtevna i u pogledu regulacije procesnih parametara odgovornih za rastvorljivost kiseonika veliki napori neprestano se ulažu u unapređenje ovog segmenta bioprocesa.</p><p>Osnovni cilj ove doktorske disertacije je optimizacija proizvodnje ksantana u laboratorijskom bioreaktoru odgovarajućih geometrijskih odnosa zapremine 7 l, metaboličkom aktivnošću referentnog soja Xanthomonas campestris ATCC 13951 na kultivacionom medijumu optimalne formulacije čija su osnova otpadne vode vinarija, u pogledu procesnih parametara značajnih za sadržaj rastvorenog kiseonika.</p><p>U okviru istraživanja koja su obuhvaćena ovom doktorskom disertacijom optimizacija vrednosti procesnih parametara značajnih za sadržaj rastvorenog kiseonika izvedena je primenom metode željene funkcije u kombinaciji sa definisanim matematičkim modelima. Kao uslovi zadati su maksimalna produkcija ksantana kojeg karakteriše maksimalna molekulska masa, ali i maksimalan viskozitet rastvora. Definisane optimalne vrednosti ispitivanih faktora, pri kojima željena funkcija ima najveću vrednost (0,969), su temperatura od 29,33&deg;C, intenzitet aeracije od 1,95 l/l/min i brzina mešanja od 475,54 o/min, dok su modelom predviđene vrednosti pokazatelja toka, kao i pokazatelja uspešnosti biosinteze ksantana sledeće: sadržaj biomase od 137,34&bull;108 cfu/ml, sadržaj rastvorenog kiseonika od 10,15%, sadržaj šećera od 2,84 g/l, sadržaj ukupnog azota od 137,56 mg/l, sadržaj asimilabilnog azota od 4,78 mg/l, sadržaj ukupnog fosfora od 5,18 mg/l, viskozitet kultivacione tečnosti od 237,92 mPa&bull;s, sadržaj ksantana od 24,18 g/l, molekulska masa ksantana od 7,73&bull;105 g/mol i viskozitet rastvora ksantana od 60,48 mPa&bull;s.&nbsp; Na osnovu rezultata optimizacije izvedena je proizvodna faza bioprocesa na temperaturi od 29&deg;C, pri intenzitetu aeracije od 2 l/l/min i brzini mešanja od 475 o/min pri čemu je dobijen sadržaj ksantana, odgovarajućeg kvaliteta, od<br />23,85 g/l i ostvaren stepen konverzije izvora ugljenika u proizvod od 79,17%, dok sadržaj rastvorenog kiseonika nije opao ispod kritične vrednosti.</p><p>Sa tehnološkog aspekta, rezultati ovih istraživanja predstavljaju pouzdan izvor informacija za uvećanje razmera predloženog bioprocesa i projektovanje bioreaktora odgovarajućih karakteristika.</p> / <p>Demand for xanthan has been increasing since its discovery in the 1960s due to its wide application in various branches of industry, and it is estimated that market value of this important biopolymer will rise up to<br />987.7 million US dollars by 2020. Biotechnological production of xanthan, a secondary microbial metabolite, is characterized by its non-specific carbon substrate, minimal nutrient and large process water requirements. Process water quality standards are specific and conditioned by the used biocatalysts. Since the quality of this water matches the quality of drinking water, limited water resources and costs of preparing water of the required quality result in the need for alternative substrates. The aforementioned suggests that winery wastewaters could be used for the biosynthesis of this valuable bioproduct. Since xanthan production is very complicated regarding regulation of process parameters responsible for oxygen solubility, great efforts are investing in the improvement of this particular bioprocess segment.</p><p>The main goal of this PhD thesis is to optimize xanthan production in a 7 L laboratory bioreactor of specific geometric ratio, using the metabolic activity of the Xanthomonas campestris ATCC 13951 reference strain in optimal cultivation media based on winery wastewaters, focusing on process parameters significant for the content of dissolved oxygen.</p><p>Within the research of this PhD thesis, optimization of process parameters significant for the content of dissolved oxygen was performed using the desirability function approach combined with defined mathematical models. The set conditions were the maximum production of xanthan characterized by maximum molecular weight as well as maximum solution viscosity. The defined optimal values for which the desirability function has the highest value (0.969) were temperature of 29.33&deg;C, aeration rate of 1.95 vvm and agitation speed of 475.40 rpm, while the model predicted values of the indicators of the course and the success of xanthan biosynthesis were: biomass content of 137.34&bull;108 cfu/mL, dissolved oxygen content of 10.15%, sugar content of 2.84 g/L, total nitrogen content of 137.56 mg/L, assimilable nitrogen content of 4.78 mg/L, total phosphorus content of 5.18 mg/L, cultivation broth viscosity of 237.92 mPa&bull;s, xanthan content of<br />24.18 g/L, xanthan molecular weight of 7.73&bull;105 g/mol and xanthan solution viscosity of 60.48 mPa&bull;s. Based on optimization results, the production phase of the bioprocess was performed at a temperature of&nbsp; 29&deg;C, aeration rate of 2 vvm and agitation speed of 475 rpm, which resulted in the high quality xanthan content of 23.85 g/L and conversion rate of carbon source into product of 79.17%, while dissolved oxygen content did not decrease below its critical value.</p><p>From a technological aspect, the results of this research represent a reliable source of data for scaling up the suggested bioprocess and designing a bioreactor with the required characteristics.</p>

Novos sistemas biocompatíveis para aplicações biotecnológicas são relevantes não só do ponto de vista tecnológico, mas também para avanços científicos. A presente dissertação visou à criação e caracterização de filmes finos (espessura de até 100 nm) ou micrométricos (espessura de 50 &#181;m a 100 &#181;m) formados por goma xantana (GXT), poli(cloreto de dimetil dialil amônio), (PDDA), albumina bovina sérica (BSA), e nanopartículas de magnetita (NPM). A incorporação de amoxicilina (Amox), um antibiótico amplamente utilizado contra muitas infecções, nos filmes foi realizada durante a formação dos sistemas. Os filmes finos foram caracterizados através de elipsometria e microscopia de força atômica. Em solução, as interações favoráveis entre o Amox e a BSA foram evidenciadas por mudanças substanciais na estrutura secundária da BSA, como revelado pelo dicroísmo circular. Os filmes micrométricos (patches) de GXT e GXT/NPM/BSA foram imersos em Amox 2 g/L, levando a incorporação de 10 ± 3 e 17 ± 4 &#181;g/cm³ de Amox, respectivamente. Sua caracterização compreendeu espectroscopia vibracional no infravermelho por transformada de Fourier no modo de refletância total atenuada (FTIR-ATR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), medidas de sorção e espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES). A incorporação de 0,2% em massa de Fe3O4 nos \"patches\" e sua exposição a um campo magnético externo, viabilizou a liberação total in vitro de Amox, em pH 5,5 e em 0,02 mol/L de NaCl, seguindo o comportamento quasi-Fickiano. A difusão da Amox dos \"patches\" de GXT/NPM/BSA em ágar contendo Staphylococcus aureus e Escherichia coli, levou halos de inibição consideráveis. A inibição do crescimento de E. coli foi particularmente eficiente sob efeito de campo magnético externo. / New biocompatible systems for biotech applications are relevant not only from a technological point of view, but also for scientific advances. The present project aimed at the creation and characterization of thin films (thickness up to 100 nm) or micrometric patches (thickness of 50 &#181;m to 100 &#181;m) formed by the deposition of xanthan gum (GXT), poly (dimethyl diallyl ammonium chloride) (PDDA), bovine serum albumin (BSA), and magnetite nanoparticles (NPM). The incorporation of amoxicillin (Amox), a widely used antibiotic against many infections, in the films was performed during the formation of the systems. Thin films were characterized by means of ellipsometry and atomic force microscopy. In solution, favorable interactions between Amox and BSA were evidenced by substantial changes in the secondary structure of BSA, as revealed by circular dichroism spectra. Patches of GXT and GXT/NPM/BSA were immersed into Amox solution at 2 g/L, leading to the Amox incorporation of 10 ± 3 and 17 ± 4 &#181;g/cm3, respectively. The patches characterization included Fourier Transform Infrared vibration spectroscopy in the attenuated total reflectance mode (FTIR-ATR), scanning electron microscopy (MEV), sorption measurements and inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES). The incorporation of 0.2 wt% of Fe3O4 in the patches and their exposure to an external magnetic field, allowed the total in vitro release of Amox, at pH 5.5 and 0.02 mol/L NaCl, following the behavior quasi-Fickian. Amox diffusion from GXT/NPM/BSA patches in agar containing Staphylococcus aureus and Escherichia coli led to a considerable zone of inhibition. Inhibition of E. coli growth was particularly efficient under the effect of external magnetic field.

Depuis la découverte des cheminées hydrothermales, de multiples travaux ont été menés afin d’en étudier la diversité microbienne. Les inventaires moléculaires réalisés ont ainsi mis en évidence une grande diversité d’espèces qui contraste avec la faible proportion (1 %) d’espèces isolées par approche culturale. Une nouvelle approche d’immobilisation cellulaire par inclusion dans une matrice de polymères (gellane et xanthane) a ainsi été développée pour permettre l’étude de ces communautés thermophiles anaérobies marines. Le système, basé sur la formation d’une émulsion entre une solution de polymères inoculée et de l’huile, permet le piégeage de cellules dans des billes de gel de 1 à 2 mm de diamètre. Les conditions optimales d’immobilisation ont été obtenues pour une émulsion réalisée à 80 °C sous agitation (150 tr/min) à partir d’une solution de gellane (2,5 %) et de xanthane (0,25 %) avec 12 g/L de NaCl et 4 g/L de citrate de sodium, bullée à l’azote et réduit au Na2S avant inoculation. Les billes ont montré une bonne résistance mécanique après 5 semaines d’incubation à des pH compris entre 5,4 et 8, des températures allant jusqu’à 90 °C et des concentrations en NaCl et soufre allant jusqu’à respectivement 80 et 5 g/L. Des cultures en batch de Thermosipho sp. AT1272 et Thermococcus kodakarensis KOD1 immobilisées ont permis d’obtenir des concentrations allant jusqu’à 107 cellules/g de billes et 108 cellules/mL de fraction liquide. Une culture en continu réalisée en bioréacteur gas-lift pendant 41 jours à partir d’une communauté synthétique immobilisée composée de 8 souches (hyper)thermophiles a démontré la capacité de l’immobilisation cellulaire à protéger les cellules face à un stress oxique et à les maintenir (3 des 8 souches) dans le bioréacteur jusqu’à ce que les conditions de culture soient propices à leur croissance. La réactivité de la communauté immobilisée face aux changements environnementaux (température) a également été démontrée. Enfin, la culture en continu réalisée pendant 64 jours d’un échantillon immobilisé de diffuseur du site Rainbow a permis la croissance de plusieurs espèces bactériennes et archéennes (Oceanithermus sp., Thermococcus sp.) dont une partie n’a été détectée que dans les billes (Sulfurimonas sp., Nitratifractor sp., Vibrio sp.) par clonage-séquençage. L’ensemble de ces résultats ont permis de valider l’utilisation d’un protocole d’immobilisation par inclusion dans une matrice de polymères pour l’étude des communautés hydrothermales, de leur diversité et de leur dynamique. / Since the discovery of hydrothermal vents, multiple studies have been conducted in order to study microbial diversity. Molecular inventories realized have thus demonstrated a great diversity of species that contrasts with the low proportion (1%) of species isolated by culture approach. A new cell immobilization approach by inclusion in a polymer matrix (gellan and xanthan) has been developed for the study of these thermophilic anaerobic marine communities. The system, based on the formation of an emulsion between an inoculated polymer solution and oil, allows the entrapment of cells in gel beads with a diameter between 1 and 2 mm. The optimal immobilization conditions were obtained for emulsion performed at 80 °C with stirring (150 rpm) with a polymer solution composed of gellan (2.5%) and xanthan (0.25%) with 12 g/L of NaCl and 4 g/L of sodium citrate, bubbled with nitrogen and reduced with Na2S before inoculation. The beads showed a good mechanical stability after a 5-week incubation at pH between 5.4 and 8, temperatures up to 90 °C and NaCl and sulfur concentrations up to respectively 80 and 5 g/L. Batch cultures of immobilized Thermosipho sp. AT1272 and Thermococcus kodakarensis KOD1 yielded concentrations up to 107 cells/g of beads and 108 cells/mL of liquid fraction. A continuous culture performed in a gas-lift bioreactor for 41 days of an immobilized synthetic community composed of 8 (hyper)thermophilic strains demonstrated the capacity of cell immobilization to protect cells from oxique stress and to maintain them (3 of 8 strains) in the bioreactor until having suitable culture conditions for their growth. The reactivity of the immobilized community to environmental change (temperature) was also demonstrated. Finally, the continuous culture performed for 64 days of an immobilized diffuser sample from Rainbow site allowed the growth of several bacterial and archaeal species (Oceanithermus sp., Thermococcus sp.), part of which was detected only in the beads (Sulfurimonas sp., Nitratifractor sp., Vibrio sp.) by cloning-sequencing. All these results have validated the use of an immobilization protocol by inclusion in a polymer matrix for the study of hydrothermal communities, of their diversity and their dynamics.

Submitted by ANA KARLA PEREIRA RODRIGUES (anakarla_@hotmail.com) on 2017-08-02T15:41:08Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5765942 bytes, checksum: 274481954c5d791369e586a0fa87060c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-02T15:41:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5765942 bytes, checksum: 274481954c5d791369e586a0fa87060c (MD5) Previous issue date: 2016-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Polymer blends are a prompt and economical way to obtain new materials and have attracted considerable interest. Xanthan gum (GX) and poly (vinyl alcohol) (PVA) are polymers of great interest because of their properties. The high hydrophilic nature of these materials limits their applications, so they need to be submitted to the crosslinking process. In this work were prepared and characterized polymeric films (1% w / v) consisting of xanthan gum and poly (vinyl alcohol) without crosslinking agent and crosslinked with citric acid (CA) by casting for use in controlled drug release. The infrared analysis demonstrated possible interactions between the polymers in the blend and the incorporation of crosslinker into the polymer matrix. The scanning electron microscope revealed that the surfaces of the films are smooth and homogeneous even with the addition of crosslinking agent. The solubility, swelling and permeability to water vapor tests showed synergism between properties of polymers in the blend and citric acid attributed to the film water resistance. The compositions are stable in an inert atmosphere (N2), and films crosslinked with citric acid exhibited better thermal stability when compared with no crosslinking. The thermal degradation kinetics study complemented the results of thermal analysis showing that the PVA films are more stable and the crosslinking agent has improved thermal properties of the films. Biodegradability tests in soil revealed greater degradation to the polymer blends over a period of 160 days. The films exhibited no antimicrobial activity against the microorganisms studied. The application of crosslinked films with citric acid on controlled drug release showed that acetaminophen, propranolol and fluconazole release mechanism was controlled primarily by diffusion, swelling and relaxation of the polymer chains, with constant release profiles for 24 h, demonstrating that the developed films are promising materials for controlled drug release. / Blendas poliméricas representam uma forma rápida e econômica para obtenção de novos materiais e vêm atraindo bastante atenção. A goma xantana (GX) e o poli (álcool vinílico) (PVA) são polímeros de interesse devido as suas propriedades. O alto caráter hidrofílico desses materiais limitam suas aplicações, por isso eles precisam passar pelo processo de reticulação. Neste trabalho foram preparados e caracterizados filmes poliméricos (1% m/v) constituídos por goma xantana e poli (álcool vinílico) sem agente reticulante e reticulados com ácido cítrico (AC) pelo método da evaporação do solvente para aplicação na área de liberação controlada de fármacos. Os dados de espectroscopia de infravermelho sugeriram possíveis interações entre os polímeros na blenda e a incorporação do reticulante na matriz polimérica. A microscopia eletrônica de varredura revelou que as superfícies dos filmes são lisas e homogêneas, mesmo com a adição do agente reticulante. Os ensaios de solubilidade, intumescimento e permeabilidade ao vapor de água mostraram o sinergismo das propriedades dos polímeros na blenda e que o ácido cítrico atribuiu aos filmes resistência à água. As composições mostraram-se estáveis em atmosfera inerte (N2), e os filmes reticulados com ácido cítrico exibiram melhor estabilidade térmica quando comparados com os sem reticulante. O estudo de cinética de degradação térmica complementou os resultados de análise térmica mostrando que os filmes de poli (álcool vinílico) são mais estáveis e que o agente reticulante aumentou as propriedades térmicas dos filmes. Os ensaios de biodegradabilidade em solo mostraram maior degradação para as blendas poliméricas em um período de 160 dias. Os filmes não demonstraram atividade antimicrobiana frente aos microrganismos estudados. A aplicação dos filmes reticulados com ácido cítrico na área de liberação controlada mostrou que o mecanismo de liberação de paracetamol, propranolol e fluconazol foi controlado principalmente por difusão, intumescimento e relaxamento das cadeias poliméricas, apresentando perfis de liberação constantes em 24 h, demonstrando que os filmes desenvolvidos são materiais promissores para liberação controlada de fármacos.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The development of the work plan proposed for this dissertation refers to the production of xanthan gum from sugarcane juice using the bacterium Xanthomonas campestris pv. campestris NRRL B-1459. Tests were conducted in 500 mL erlenmeyers flasks and in a 2.0-L reactor, in sucrose concentration range from 15 to 40 g/L, judiciously following the pre-established experimental designs, when the process variables and its levels were defined. Firstly, two varieties of sugarcane, RB 835486 and SP 791011 were tested in different production media, aiming at selecting the variety and the fermentative media whose K values (rate of consistence) and n (behavior rate) for the fermented must represented in a better way the condition of pseudoplastic fluid. In the sequence, two factorial designs in two levels and three variables defined the appropriate composition of the medium for later investigations related to the gum biosynthesis. However, the third design appears with two variables and three levels, rendering favorable an evaluation of the optimum point through surfaces generated for each response analyzed. Above all, an increase in the scale researched until then guided the execution of tests in reactor for checking, under controlled conditions, the growth of microorganisms, decrease of sucrose concentration and the product formation, the viscosity of fermented must, and the 1% solution of gum after recovery and purification. Tests in erlenmeyer flasks were carried out in stirring table at 120 rpm and 28ºC while in the reactor, the agitation, aeration, and pH maintained their values in 800 rpm, 0.5 vvm and 7.3, respectively. In that way, results found in this study indicate that the variety of sugarcane SP 791011 has remarkable potential for the production of xanthan gum and after execution of two designs was defined too the medium of production constituted by dilute sugarcane, fortified with four components for effecting the 3rd and 4th designs. Then, the feasibility of the production process of xanthan gum was attested in reactor, reaching 15.1 g/L of gum concentration, 0.629 g/Lh of productivity, 0.579 g.g-1 of conversion from substrate to product, 21509.9 cP of viscosity at 0.75 s-1 for 1% solution of xanthan gum. Gums produced were compared to a commercial sample and presented a similar spectroscopy near infrared region. / O desenvolvimento do plano de trabalho proposto para esta dissertação refere-se à produção de goma xantana a partir de caldo de cana utilizando a bactéria Xanthomonas campestris pv. campestris NRRL B-1459. Os ensaios foram conduzidos em erlenmeyers de 500 mL e em reator de 2,0 L, numa faixa de concentração de sacarose de 15 a 40 g/L, seguindo criteriosamente planejamentos experimentais pré-estabelecidos, uma vez definidas as variáveis de processo e seus níveis. Primeiramente, duas variedades de cana-de-açúcar, RB 835486 e SP 791011, foram testadas em diferentes meios de produção visando selecionar a variedade e os meios fermentativos cujos valores de K (índice de consistência) e n (índice de comportamento) para o mosto fermentado representaram melhor a condição de fluido pseudoplástico. Na seqüência, dois planejamentos fatoriais a dois níveis e três variáveis definiram a composição adequada do meio para posteriores investigações relacionadas à biossíntese da goma. Contudo, surge o 3o planejamento com duas variáveis a três níveis, propiciando uma avaliação do ponto ótimo através das superfícies geradas para cada resposta analisada. Sobretudo, um aumento na escala pesquisada até então direcionou a execução dos ensaios em reator para verificar, sob condições controladas, o crescimento de microrganismos, o decréscimo da concentração de sacarose, a formação de produto, a viscosidade do mosto fermentado e a da solução 1% da goma após recuperação e purificação. Os testes em erlenmeyers foram realizados em mesa agitadora a 120 rpm e a 28o C enquanto no reator a agitação, a aeração e o pH mantiveram seus valores em 800 rpm, 0,5 vvm e 7,3 respectivamente. Dessa forma, os resultados encontrados nesse estudo apontam a variedade de cana SP 791011 com potencialidade notável para a produção de goma xantana e definiu-se também após execução de dois planejamentos o meio de produção constituído por caldo de cana diluído fortificado com quatro componentes para efetuar o 3o e 4o planejamentos. Logo, a viabilidade do processo de produção da goma xantana foi atestada em reator, atingindo 15,1 g/L de concentração de goma, 0,629 g/Lh de produtividade, 0,579 g.g-1 de conversão de substrato a produto, 21509,9 cP de viscosidade a 0,75 s-1 para solução 1% de goma. As gomas produzidas foram comparadas a uma amostra comercial e apresentaram espectroscopia na região do infravermelho similares. / Mestre em Engenharia Química

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / The development of cakes with a reduced sugar content is to attain the market for people with restriction sugar, or who choose to healthier products however, the sugar not only exerts the characteristic sweetness, but also controls the main phenomena responsible for the formation of structural cakes, thus reducing their losses because the structure of the cakes. The objective of the study was to investigate the possible causes of internal deformation (formation of holes) in sponge cakes with reduced calorie. Seven formulations were developed with increasing substitution of sugar for sweeteners solutions (sucralose / acesulfame K) and xanthan gum. Were produced without wheat flour, which flour has been replaced entirely of gluten powder to verify that only the starch contributes to the deformations presented. Later cakes were produced using wheat flour, with the objective of evaluating the effects of replacing sugar to sweeteners for solutions of xanthan gum on the thermal properties of starch gelatinization and apparent viscosity of the dough cakes. The results of cake wheat flour without demonstrated that replacement of the sugar and sweeteners solutions of xanthan gum, negatively interfering on the functions of the proteins, ruling out the possibility that the starch is the sole agent to contribute with the observed deformations. The results of cakes produced with wheat flour indicated that the use of sweeteners and xanthan gum as a sugar substitute exhibited a higher capacity than sugar and starch to bind water system, raising the temperature (To and Tp) and enthalpies gelatinization resulting in the decrease of the degree of gelatinization and the appearance of dark zones, which appears to have been caused by the the accumulation of compounds of Maillard reaction. The results of the viscosity demonstrate that the sweeteners does not interfere with the development of the viscous behavior of the mass being attributed to the use of xanthan gum was unable to maintain the function of the sugar cakes, contributing to a low volume and formation of holes in the internal structure of cakes. Further study on the stability of the air cells in solutions of gum and / or with other bulking agents such as emulsifiers is suggested. / O desenvolvimento de bolos com reduzido teor de aÃÃcar visa atingir o mercado de pessoas com restriÃÃo ao aÃÃcar, ou que optam por produtos mais saudÃveis no entanto, o aÃÃcar nÃo exerce apenas a doÃura caracterÃstica, mas tambÃm controla os principais fenÃmenos responsÃveis pela formaÃÃo estrutural dos bolos, portanto sua reduÃÃo causa prejuÃzos a estrutura dos bolos. Objetivou-se investigar as possÃveis causas da deformaÃÃo interna (formaÃÃo de buracos) em bolos tipo esponja com reduzido teor calÃrico. Para tanto desenvolveram-se sete formulaÃÃes com substituiÃÃes crescentes do aÃÃcar por soluÃÃes adoÃantes (sucralose/ acessulfame K) e goma xantana. Foram produzidos sem farinha de trigo farinha que foi substituÃda integralmente por glÃten em pà para verificar se apenas o amido contribui para as deformaÃÃes apresentadas. Depois foram produzidos bolos usando a farinha de trigo, objetivando avaliar os efeitos da substituiÃÃo do aÃÃcar pelas soluÃÃes dos adoÃantes com goma xantana sobre as propriedades tÃrmicas de gelatinizaÃÃo do amido e viscosidade aparente da massa dos bolos. Os resultados dos bolos sem farinha de trigo, demonstraram que a substituiÃÃo do aÃÃcar pelas soluÃÃes dos adoÃantes e da goma xantana, interferiram negativamente nas funÃÃes das proteÃnas, descartando a possibilidade do amido ser o Ãnico agente a contribuir com as deformaÃÃes observadas. Os resultados dos bolos produzidos com farinha de trigo revelaram que o uso dos adoÃantes e goma xantana como substituto do aÃÃcar apresentaram uma capacidade superior ao aÃÃcar e o amido de ligar-se a Ãgua do sistema, elevando as temperaturas (To e Tp) e entalpias de gelatinizaÃÃo resultando no decrÃscimo do grau de gelatinizaÃÃo e o surgimento de zonas escuras, que parece ter sido ocasionado pelo acumulo de compostos da reaÃÃo de maillard. Os resultados referentes a viscosidade demostram que os adoÃantes nÃo interferem no desenvolvimento do comportamento viscoso da massa, sendo atribuÃdo ao uso da goma xantana que nÃo conseguiu suprir a ausÃncia funcional do aÃÃcar nos bolos, contribuindo para o baixo volume e formaÃÃo dos buracos na estrutura interna dos bolos. Sugere-se um estudo mais aprofundado sobre a estabilidade das cÃlulas de ar em soluÃÃes de goma e/ ou associados a outros agentes de volume como os emulsificantes.