Este trabalho teve como objetivo estudar a permeabilização celular de Candida guilliermondii FTI 20037 empregando processos químicos (agentes tensoativos) e físicos (congelamento-descongelamento) e verificar o potencial uso das células permeabilizadas na redução de xilose em xilitol. Os ensaios de permeabilização empregaram suspensão celular de 2 g/L, temperatura de 30ºC e pH 7. Para os processos químicos foram avaliados CTAB (Brometo de cetiltrimetilamônio) e Triton X-100 e os ensaios foram realizados empregando metodologia do planejamento experimental. O monitoramento da permeabilidade celular foi realizado através da dosagem in situ e no sobrenadante da enzima glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PD), selecionada como marcador do tratamento. As enzimas xilose redutase (XR) e xilitol desidrogenase (XD) também foram dosadas. A permeabilização de C. guilliermondii com CTAB permitiu a dosagem in situ de G6PD e XD, mas não de XR. As três enzimas avaliadas não foram detectadas no sobrenadante. As condições que promoveram máxima permeabilidade celular (0,41 mM de CTAB, 200 rpm de agitação e 50 min de tempo de contato) resultaram em níveis in situ de G6PD de 283,4 ± 60,7 U/L e 122,4 ± 15,7 U/gcélulas. Nestas condições de tratamento, o CTAB influenciou negativamente a atividade catalítica de G6PD, XR e XD presentes no homogenato das células rompidas (não tratadas). O estudo de permeabilização celular com Triton X-100 mostrou que o tensoativo foi pouco efetivo, permitindo a dosagem in situ apenas da G6PD. As condições que promoveram máxima permeabilidade celular, ou seja, 2,78 mM de Triton X-100, 200 rpm de agitação e 50 min de tempo de contato, resultaram em níveis in situ de G6PD de 44,7 ± 0,0 U/L e 16,9 ± 0,0 U/gcélulas. Nestas condições, Triton X-100 não afetou a atividade catalítica de G6PD, XR e XD presentes no homogenato das células rompidas (não tratadas). O processo físico de permeabilização consistiu no congelamento da suspensão celular (-18ºC) por período de 48h, seguido do descongelamento em banho-maria (30ºC). Este tratamento permitiu a dosagem in situ das enzimas G6PD (108,7 ± 3,8 U/L e 54,3 ± 1,9 U/ gcélulas) e XR (26,4 ± 0,1U/L e 13,2 ± 0,1 U/gcélulas), mas não da XD. O tratamento não foi suficiente para liberar G6PD, no entanto, cerca de 60% da atividade total de XR foi detectada no sobrenadante (47,1 ± 0,4 U/L e 23,6 ± 0,2 U/gcélulas). Os ensaios de biotransformação mostraram que, nas condições avaliadas, a conversão de xilose em xilitol foi dependente do tipo de tratamento de permeabilização do biocatalisador. Os ensaios de cultivo mostraram que o tratamento das células com Triton X-100 não foi suficiente para causar perda de viabilidade e atividade metabólica de C. guilliermondii, enquanto o congelamento-descongelamento promoveu perda parcial da viabilidade celular. O tratamento das células com CTAB foi mais agressivo, causando a perda total de viabilidade celular. Foi também verificado que resting cells (células em estado de repouso) de C. guilliermondii sem tratamento e permeabilizadas com Triton X-100 foram capazes de converter xilose em xilitol com rendimento de ~60%, após 10 h de reação. Com o presente trabalho pode se concluir que os métodos estudados podem ser especialmente úteis para a determinação in situ de G6PD. Além disto, a utilização de células permeabilizadas pode ajudar a superar os problemas/custos associados com a extração e purificação das enzimas e conseqüentemente contribuírem para o desenvolvimento de uma tecnologia de baixo custo para a produção de xilitol. / This work describes the effect of the surfactants (CTAB and Triton X-100) and freezing-thawing treatment on the permeabilization of C. guilliermondii cells. The potential use of these cells (unpermeabilized and permeabilized by CTAB, Triton X-100 and freezing-thawing treatment) was also evaluated. Response surface methodology was used to investigate the effect of different parameters (detergent concentration, agitation and treatment time) on the permeabilization of C. guilliermondii cells. The experimentation was aimed to find the values of process variables to achieve maximal glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) activity in situ. The intracellular G6PD of the C. guilliermondii could not be detected in intact (unpermeabilized) whole cells. However, on treatment of C.guilliermondii with detergents (CTAB and Triton X-100) and freeze-thawing, the G6PD activity could be measured.The effectiveness of detergent permeabilization of C.guilliermondii cells was dependent on its concentration and exposure time. Maximum permeabilization, measured in terms of assayable G6PD activity in situ, was obtained when the cells were treated with CTAB. Triton X-100 and freeze-thawing were also found to permeabilize the cells, but to a lesser degree than CTAB. The optimum operating conditions for permeabilization process were 0.41 mM (CTAB) or 2.78 mM (Triton X-100) under agitation of 200 rpm at 30ºC temperature and process duration of 50 min and pH 7. At these conditions of process variables, the maximum value of enzyme activity was found to be 283.4 ± 60.7 U/L (122.4 ± 15.7 U/gcells) and 44.7 ± 0.0 U/L (16.9 ± 0.0 U/gcells) for permeabilized cells with CTAB and Triton X-100, respectively. The Triton X-100 was not enough to cause loss of viability and metabolic activity of C. guilliermondii. Freezing-thawing treatment promoted partial loss of cell viability. On the other hand the cells treated with CTAB were totally affected. The biotransformation of xylose to xylitol was studied by employing C. gulliermondii FTI 20037 in two different forms namely unpermeabilized cells and permeabilized cells. The maximum xylitol yield of about 60% was observed with unpermeabilized yeast cells and Triton X-100 permeabilized cells after 10 h of reaction time. In conclusion, surfactants and freezing-thawing treatment provides a simple and mild procedure for C.guilliermondii permeabilization. The method may be especially useful for the in situ determination of G6PD. Response surface methodology was found effective in optimizing and determining the interactions among process variables for the permeabilization process. The use of permeabilized cells can help to overcome the problems/costs associated with enzyme extraction and purification from yeast cells and in the development of a low-cost technology for xylitol production.

Este trabalho teve o objetivo de avaliar o efeito do uso de goma de mascar contendo 15% de xilitol, por 30 dias, em 12 indivíduos com altos níveis salivares (= 10 5 u.f.c./ml de saliva) de Estreptococos do grupo mutans (SM) sobre os níveis salivares de SM, os genótipos de S. mutans e a ocorrência de amostras xilitol-tolerantes (X R ) na saliva. Os voluntários foram instruídos a mascarem a goma por 5 minutos, 5 vezes ao dia, durante 30 dias, sem realizarem nenhuma alteração nos hábitos de higiene ou dieta. Amostras de saliva foram coletadas no início do experimento (antes do consumo da goma de mascar), 30 dias após a utilização da goma de mascar e 30 dias após a interrupção do uso da goma. Dois voluntários foram excluídos da última coleta devido ao uso de antibióticos. Os resultados mostraram que ocorreu redução acentuada nos níveis salivares de SM. A concentração média de SM no exame inicial foi de 9,8 x 10 5 ± 2,61 x 10 5 UFC/ml de saliva, enquanto este valor foi de 2,17 x 10 5 ± 1,94 x 10 5 após o consumo da goma, sendo a diferença estatisticamente significante (p < 0,05). Porém este efeito não foi duradouro, não apresentando diferença estatística 30 dias após a interrupção do consumo (3,5 x 10 5 ± 2,71 x 10 5 ), em relação aos valores iniciais. Foram identificados 17 genótipos distintos de S. mutans nas amostras salivares de 10 voluntários, que completaram as 3 etapas do estudo, pela técnica de RAPD-PCR, com o iniciador OPA-2. O ensaio de tolerância de S. mutans ao xylitol in vitro, em meio BHI e BHI /xilitol 1%, permitiu a identificação de 12 amostras X R entre 124 amostras estudadas, representantes dos 17 genótipos distintos. Amostras de S. mutans (X R ) foram identificadas nas 3 coletas, inclusive antes do consumo da goma. Foram identificadas amostras X R e X S com o mesmo genótipo por RAPD-PCR. A prevalência de amostras X R não apresentou relação direta com o uso de xilitol ou com os tipos genotípicos. Baseados nas condições do presente estudo, os resultados sugerem que o uso regular de gomas de mascar contendo 15 % de xilitol por 30 dias contribui para a redução dos níveis salivares de SM durante o período de consumo, porém esta redução não persiste após a interrupção do uso. Além disso, foi observado que o uso de xilitol não foi fator determinante na seleção in vivo de determinado genótipo X R / The aim of this study was to evaluate the effect of xylitol (15%) containing chewing gum, for 30 days , in 12 subjects with high mutans Streptococci (MS) salivary levels (= 10 5 c.f.u./ml) on Mutans streptococci (MS) salivary levels, on genotypes and detection of xilitol tolerant (X R ) strains of S. mutans . Volunteers were asked to chew one lozangle, for 5 minutes, five times per day, for 30 days with no change in their habitual diet or oral hygiene. Saliva samples were collected at baseline, 30 days after gum usage and 30 days after the interruption of the consumption. Two subjects were excluded from the last examination due to antibiotic use. The results showed a marked reduction in MS salivary levels. The average levels of MS in saliva in baseline was 9.8 x 10 5 ± 2.61 x 10 5 c.f.u./ml saliva and decreased to 2.17 x 10 5 ± 1.94 x 10 5 after 30 days of consumption. This difference was statistically significant (p< 0.05). However this effect was not long lasting, and 30 days after the interruption of consumption (3.5 x 10 5 ± 2.71 x 10 5 ) there was no statistically difference in relation to baseline data. Seventeen different genotypes were identified in MS salivary samples of 10 volunteers that completed the 3 sampling procedures, by RAPD-PCR using OPA-2 primer. The assay of xylitol tolerance of S. mutans in vitro, in BHI and BHI/1% xylitol allowed the identification of 12 X R isolates, among 124 tested strains representing all detected genotypes. X R strains were detected in all sampling steps, including at baseline, before chewing gum consumption. There were X R and X S isolates with the same genotypes by RAPD-PCR. The prevalence of X R strains did not show direct relation to consumption of xylitol neither to genotypes. Based on the conditions of the present study, the data suggested that the regular use of a chewing gum containing 15% xylitol for 30 days contributed to decrease MS salivary levels, however this decrease did not persist after the interruption of the consumption. In addition, the usage of xilitol was not a determinant to the emergence of a specific X R genotype in vivo

Este estudo teve como objetivo verificar a liberação de xilitol em saliva artificial ao longo do tempo após aplicação de verniz contendo 10% e 20% do açúcar. Para tal, 15 blocos de dentes bovinos foram divididos em três grupos (Grupo 1- recebeu verniz a 10%; Grupo 2 - recebeu verniz a 20% e Grupo 3 - recebeu verniz sem xilitol). Na seqüência, cada bloco foi imerso em tubo de microcentrífuga contendo 500 µL de saliva artificial. Foram coletadas e analisadas as amostras salivares em diferentes tempos após a aplicação do verniz (1h, 8h, 12h, 16h, 24h, 48h e 72h). Comparando-se os valores de concentração de xilitol em mg/L nos grupos G1 e G2, pode-se observar que houve diferença estatisticamente significante entre os grupos (ANOVA, F=32,68, p=0,0004) e tempos (ANOVA, F=2465,53, p=0,0000). Foi observada interação entre as variáveis grupo e tempo (ANOVA, F=1486,25, p=0,0000). Notou-se uma liberação significativamente maior no Grupo G2 nos tempos de 1 h (168,96 mg/L) e 8 h (164,22 mg/L), quando comparados com o Grupo G1 (1 h=63,42 mg/L e 8 h=69,52 mg/L), conforme detectado pelo teste de Tukey (p=0,0002). No entanto, nos tempos de 12 h, 16 h, 24 h, 48 h e 72 h, a liberação do açúcar foi significativamente maior no Grupo 1 (56,92 mg/L; 49,70 mg/L; 49,40 mg/L; 55,52 mg/L; 32,66 mg/L, respectivamente) em relação ao Grupo 2 (29,90 mg/L; 18,52 mg/L; 19,76 mg/L; 24,20 mg/L; 12,72 mg/L, respectivamente), conforme detectado pelo teste de Tukey (p=0,0002). Portanto, o verniz contendo 10% de xilitol liberou maiores concentrações do açúcar em períodos de tempo mais longos, denotando-se em uma liberação mais lenta e homogênea deste verniz. / The aim of this study was to test xylitol release in artificial saliva along time after application of varnishes containing 10% and 20% xylitol. For this purpose, 15 block of bovine teeth were divided into three groups (Group 1-varnish 10%; Group 2-varnish 20%; Group 3-control). In sequence, each block was immersed in a microcentrifuge tube containing 500 µL of artificial saliva. Saliva samples were collected and analyzed for xylitol in different times after varnishes application (1h, 8h, 12h, 16h, 24h, 48h e 72h). Data were analyzed by 2-way ANOVA and Tukey?s test (p<0.05). An interaction between group and time was observed (ANOVA, F=1,486.25, p=0.0000). Xylitol release was significantly higher for Group G2 in times 1 h (168.96 mg/l) and 8 h (164.22 mg/l) when compared with Group G1 (1h=63.42 mg/l e 8h=69.52 mg/l). However, for the other periods, the sugar release was significantly higher in Group 1(56.92 mg/l; 49.70 mg/l; 49.40 mg/l; 55.52mg/l and 32.66 mg/l, respectively, for 12 h, 16 h, 24 h, 48 h and 72 h) when compared to Group G2 (29.90 mg/l; 18.52 mg/l; 19.76 mg/l; 24.20 mg/l and 12.72 mg/l, respectively). In conclusion, the varnish containing 10% xylitol released sugar more slowly and for longer periods, characterizing a more homogeneous release.

O objetivo desse estudo foi avaliar o efeito clínico e microbiológico residual, na saúde bucal de 40 crianças, cujas mães participaram de um programa preventivo longitudinal, finalizado há sete anos. Elas foram divididas em grupo teste (GT, n=26) e placebo (GP, n=14). Também fizeram parte do estudo, crianças, de mães que deixaram de participar, no decorrer do programa grupo controle, (GC, n=9). Foram avaliados os índices de cárie (OMS, 1999), de placa visível, de sangramento gengival (AINAMO; BAY, 1975), profundidade do sulco gengival à sondagem (GOMES-FILHO et al., 2006), contagem de estreptococos do grupo mutans (EGM) em UFC/mL de saliva e, fatores indicadores de risco à cárie dentária (FIRC). Foram feitas comparações intergrupos, intragrupos e, da amostra total, em diferentes momentos. Considerou-se nessas comparações os dados coletados ao final do programa preventivo (data base) e no controle após sete anos. Das avaliações intergrupos realizadas após sete anos, as que obtiveram resultados significantes foram: a contagem de EGM em UFC/mL de saliva, maior para o GC em relação ao GP e GT (Kruskall-Wallis, p= 0,014); o FIRC relativo ao motivo da consulta, com maior procura por tratamento preventivo para o GC (Quiquadrado, p=0,04) e maior procura por tratamento restaurador para o GP (Quiquadrado, p=0,01). Das avaliações intragrupos realizadas entre a data base e após sete anos, a que obteve resultado significante foi: maior ceo-s para o GP (ANOVA e Tukey, p=0,00). Das avaliações da amostra como um todo, realizadas após sete anos, as que obtiveram resultados significantes foram: relacionadas aos FIRC (Pearson, p<0,05 e r= -1 a 1), envolvendo fator socioeconômico; procura pelo cirurgião-dentista (pela mãe, para a criança, por motivo de dor), frequência de escovação, frequência de visitas ao cirurgião-dentista, frequência de escovação após o jantar e, escolaridade do pai; relacionadas aos índices de saúde bucal (Pearson, p< 0,05 e r= 0,97 a 1), envolvendo índice de cárie, índice de placa visível e, mancha branca. A avaliação do efeito residual do programa preventivo de cárie aplicado às mães como objetivo proteger seus filhos, auxilia na determinação de melhores estratégias, para a implementação de programas preventivos no futuro. Conclui-se pelos dados analisados que o programa foi capaz de manifestar alguns resultados positivos na população diretamente envolvida, após sete anos do seu término / The aim of this study was to evaluate the clinical and microbiological residual effect of a longitudinal preventive program directed to mothers on the oral health of 40 children, after seven years. The children were divided into two groups: test group (TG, n = 26) and placebo (PG, n = 14). An additional control group (CG, n = 9) corresponded to children whose mothers dropped out of the preventive program. The clinical oral health indices evaluated were: dental caries (WHO, 1999); visible plaque and gingival bleeding (AINAMO; BAY, 1975) and depth of the gingival sulcus probing (GOMES-FILHO et al., 2006). The count of mutans streptococci (MS) in CFU / mL of saliva, and risk factors indicators associated with dental caries (RFIC) were also evaluated. Comparisons were made between groups, within groups and with the total sample, at different times. The data obtained at the end of the preventive program (baseline) as well as those after seven years were considered in these comparisons. The intergroup evaluations performed after seven years, showed significant higher MS count in CFU / mL of saliva for CG when compared PG and TG (Kruskal-Wallis, p = 0.014); concerning the RFIC, the higher reason for consultation was preventive treatment for CG (Chi-square, p = 0.04) and restorative treatment for the PG (Chi-square, p = .01). The intragroup evaluation for PG performed between baseline and after seven years, showed a significant increase in the dmfs (ANOVA and Tukey\'s test, p = .00). Evaluations of the total sample performed after seven years, showed significant results related to the RFIC (Pearson, p <0.05 and r = ±1), involving socioeconomic factor, searching for dentist (by mother to the child, by reason of pain), frequency of brushing, frequency of visits to the dentist, frequent brushing after dinner, and father\'s education. Besides, factors related to oral health indices (Pearson, p <0.05 and r = 0.97 to 1), involving caries, plaque, and visible index and, white spot. The evaluation of the residual effect of a caries preventive program applied to mothers, aiming to maintain oral health of their children, helps to determine better strategies for the implementation of prevention programs in the future. Considering the data of the present study it is concluded that the program was able to express some positive results in the population directly involved, after seven years of its completion.

Apesar dos conhecimentos já existentes sobre o xilitol, seu efeito no desenvolvimento da cárie dentária ainda requer maiores esclarecimentos. Assim, este estudo in situ randomizado, duplo-cego e cruzado teve como objetivo determinar o efeito de xilitol em pastilhas na composição do biofilme dental e nos processos de desmineralização e remineralização do esmalte, comparado a um controle com pastilhas contendo sorbitol. Em duas fases de 14 dias, 11 voluntários utilizaram dispositivos palatinos com seis blocos de esmalte humano (três hígidos para avaliação da desmineralização + três previamente desmineralizados para avaliação da remineralização) com dureza de superfície conhecida. Sacarose 20% foi gotejada oito vezes ao dia apenas sobre os blocos hígidos. Cinco minutos após cada gotejamento, os dispositivos eram recolocados na boca e os voluntários chupavam pastilha com xilitol 88,3% ou sorbitol 84,5%. A utilização das pastilhas iniciou-se uma semana antes de cada fase experimental. Foi usado dentifrício sem flúor. Ao final de cada fase, o biofilme formado sobre os blocos foi coletado e dividido para análises microbiológica e bioquímica, e os fragmentos de esmalte foram analisados quanto a variação de dureza de superfície antes e após o experimento. A porcentagem de perda de dureza de superfície dos blocos de esmalte do grupo do xilitol apresentou uma tendência a ser menor do que aquela observada no grupo do sorbitol, embora a diferença não tenha sido significante (p= 0,066; ANOVA). Também não houve diferença estatisticamente significante entre os grupos em relação à porcentagem de ganho de dureza de superfície e à maioria dos parâmetros bioquímicos do biofilme. As médias das concentrações de fósforo inorgânico e de polissacarídeo intracelular no biofilme no experimento de desmineralização foram significantemente menores (p< 0,001 e p= 0,007) no grupo do sorbitol. As porcentagens de estreptococos do grupo mutans (SM) em relação ao total de estreptococos (S) (p= 0,037) no experimento de desmineralização, assim como as contagens de SM (p= 0,035) e lactobacilos (p= 0,048), e as porcentagens de SM em relação ao total de microrganismos (p= 0,035) e em relação a S (p= 0,017) no experimento de remineralização foram significantemente menores no biofilme do grupo do xilitol. Os demais parâmetros microbiológicos não foram influenciados de maneira significante pelos tratamentos. O uso de pastilhas com xilitol por curtos períodos de tempo não apresentou vantagem nem em diminuir a desmineralização nem em favorecer a remineralização do esmalte em comparação ao uso de pastilhas com sorbitol, mas alterou a ecologia bacteriana do biofilme, reduzindo as contagens e as porcentagens de importantes grupos de microrganismos cariogênicos. / In spite of the existing knowledge about xylitol, its effect on the development of dental caries is still a subject that requires further clarifications. Thus, this randomized, double-blind, crossover in situ study aimed at assessing the effect of xylitol mints in the dental biofilm composition and in the processes of enamel demineralization and remineralization, in comparison to a control group using sorbitol mints. During the two phases of 14 days, 11 volunteers wore palatal appliances with six human enamel blocks (three intact ones for evaluation of demineralization and three demineralized ones for the evaluation of remineralization) of known superficial hardness. A solution of 20% sucrose was dripped only on the intact enamel blocks eight times per day. Five minutes after each dripping, the appliances were placed back inside the mouth and the volunteers took either an 88.3% xylitol mint or an 84.5% sorbitol mint. Both types of mints started being used by the volunteers one week before each experimental phase. Non-fluoridated toothpaste was used. At the end of each phase, the biofilm formed over the blocks was collected and divided for microbiological and biochemical analysis and the enamel fragments were evaluated in relation to surface hardness variation before and after the experiment. The percentage of surface hardness loss of the enamel blocks in the xylitol group tended to be lower than in those of the sorbitol group although this difference was not significant (p= 0.066; ANOVA). Moreover, there were no statistically significant differences between the study groups regarding the percentage of surface hardness gain or regarding the biochemical parameters of the biofilm. The average concentrations of inorganic phosphorus and of intracellular polysaccharides in the biofilm for the demineralization experiment were significantly lower (p< 0.001 and p= 0.007) in the sorbitol group. The following results were significantly lower in the xylitol group biofilm: percentages of mutans streptococci (SM) in relation to the total number of streptococci (S) (p= 0.037) in the demineralization experiment; SM (p= 0.035) and lactobacilli (p= 0.048) count; and the percentages of SM in relation to the total number of microorganisms (p= 0.035) and in relation to S (p= 0.017) in the remineralization experiment. Other microbiological parameters were not significantly influenced by the treatments. Taking xylitol mints during short periods of time did not show advantages regarding the decrease of enamel demineralization or the promotion of enamel remineralization when compared to taking sorbitol mints. However, it did expressively alter the bacterial ecology of the biofilm, reducing the percentage and count of important groups of cariogenic microorganisms.

A produção biotecnológica de xilitol e etanol mediante o cultivo de leveduras em hidrolisados hemicelulósicos obtidos a partir de resíduos agroindustriais é de grande interesse econômico. Isso porque, esse processo pode agregar valor aos resíduos lignocelulósicos, substituir o corrente e oneroso processo químico de obtenção de xilitol, além de promover um aproveitamento completo dos materiais, utilizando as frações celulósica e hemicelulósica, para a obtenção de etanol, biocombustível de grande interesse econômico e ambiental. O presente trabalho teve como objetivo ampliar os conhecimentos da produção biotecnológica de xilitol e etanol mediante o cultivo de Candida guilliermondii NRRL Y-2075 a partir de hidrolisado de casca de soja (SHH). A melhor condição de hidrólise testada (125 °C; 1,4 % (v/v) H2SO4; 1 h; 1/10 relação sólido/líquido) promoveu hidrólise de 76 % da hemicelulose da casca de soja, liberando, 85 e 62 % de manose e xilose, respectivamente. Dentre os tratamentos de detoxificação testados no hidrolisado de casca de soja quatro vezes concentrado (SHH-4C), o carvão ativado (10 % (p/v)) demonstrou os melhores resultados, apresentando alto índice de remoção de contaminantes, 95 e 76 % para furfural e compostos fenólicos, respectivamente. Os parâmetros cinéticos obtidos a partir do cultivo em SHH-4C demonstraram que a pressão osmótica desse meio é maior do que a suportada por leveduras osmofílicas, revelando a característica osmotolerante da C. guilliermondii NRRL Y-2075. Os cultivos realizados em frascos agitados empregando SHH duas vezes concentrado (SHH-2C) resultaram na produção de etanol com altos índices de rendimento, não havendo produção de xilitol, devido, provavelmente, a uma variação na preferência do cofator da xilose redutase nesta levedura. Os cultivos de SHH-2C em batelada, avaliando-se a influência do coeficiente de transferência de oxigênio em três diferentes níveis (kLa de 0, 8 e 46 h-1, respectivamente, anaeróbio, microearóbio e aeróbio), comprovaram a possibilidade de produção de xilitol a partir de hidrolisado de casca de soja desde que condições limitadas de oxigênio (kLa de 8 h-1) sejam empregadas, bem como, a boa fermentabilidade do meio dado o alto rendimento de formação de biomassa sob condições aeróbias (kLa de 46 h-1). Os resultados obtidos no presente trabalho revelam o potencial do hidrolisado de casca de soja em aplicações biotecnológicas. / The biotechnology production of xylitol and ethanol by yeasts in hemicellulosic hydrolysates from agro industrial residues has great economic interest. This process can add value to these materials; replace the expensive chemical processes currently used for xylitol production, and makes the bioconversion of lignocellulosic materials into ethanol using hemicellulose in addition to cellulose to obtain this biofuel of important economical and environmental interest. The aim of the present work was to improve the knowledge about the biotechnological production of xylitol and ethanol employing the cultivation of Candida guilliermondii NRRL Y-2075 in soybean hull hydrolysate (SHH). The best acid hydrolysis of soybean hull (125 °C; 1.4 % (v/v) H2SO4; 1 h; 1/10 solid/liquid ratio) produced a hydrolysis of 76 % of hemicellulose from soybean hull, liberating approximately, 85 and 62 % of the total xylose and manose, respectively. Four-fold soybean hull hydrolysate (SHH-4C) was submitted to different detoxification treatments, of which activated charcoal 10 % (w/v) showed the best results, removing 95 and 76 % of furfural and phenol, respectively. Kinetic parameters obtained from the cultivation of C. guilliermondii NRRL Y-2075 on detoxified SHH-4C have shown that the osmotic pressure of this medium is higher than that supported by most osmophilic yeasts, revealing the osmotolerant characteristic of C. guilliermondii NRRL Y-2075. When cultivations were carried out on two times concentrated SHH (SHH- 2C) in shake flasks, we obtained high yields of ethanol production. Although xylose was present in high concentrations, no xylitol was produced, probably due to some varying cofactor preference of xylose reductase in this yeast strain. Batch cultivation of SHH-2C employing as variable parameter the oxygen volumetric mass transfer coefficient (kLa), evaluating three different conditions of aeration (kLa of 0, 8 e 46 h-1, respectively, anaerobic, microerobic and anaerobic) revealed that it is possible to produce xylitol from soybean hull hydrolysate if conditions of oxygen limitation are applied. Furthermore, this hydrolysate readily metabolized under aerobic conditions (kLa of 46 h-1) rendering a high biomass yield. These results showed the prospect of SHH as a candidate for biotechnological process.

O cultivo de sorgo se encontra em grande ascensão no Brasil pelas características favoráveis deste cereal como um excelente substituto do milho na alimentação animal, pelo seu comparável valor nutritivo e melhor adaptação a climas secos. Considerando que o sorgo forrageiro é um tipo de sorgo empregado como cobertura de solo e produção de silagem, a sua característica como material lignocelulósico, sua constituição em açúcares nas suas frações celulósica e hemicelulósica, pesquisas para o seu aproveitamento biotecnológico poderão contribuir para a obtenção de produtos de interesse econômico e social, como o xilitol. A obtenção biotecnológica do xilitol, um álcool pentahidroxilado, comercialmente obtido por catálise química de xilose proveniente de materiais lignocelulósicos é uma opção de aproveitamento desta biomassa. Este produto possui características peculiares como poder adoçante comparável ao da sacarose, anticariogenicidade, indicado para diabéticos e obesos o que permite a sua ampla aplicação em diferentes segmentos industriais. Em função de seu elevado custo de produção por via química, pesquisas vêm sendo extensivamente realizadas na busca de uma tecnologia alternativa para sua obtenção por via biotecnológica. Porém, para a aplicação da biotecnologia para produção de xilitol a partir de biomassas lignocelulósicas é necessário a realização de hidrólise destes materiais para a solubilização dos açúcares constituintes da sua fração hemicelulósica. Esta fração é a de interesse, devido ao seu elevado teor de xilose, substrato para a produção de xilitol. Assim, no presente trabalho foram avaliadas 3 variedades (A, B e C) de biomassa de sorgo forrageiro para produção biotecnológica de xilitol empregando a levedura Candida guilliermondii. Foram realizadas diferentes etapas do processo como a caracterização química das variedades, hidrólise ácida, concentração à vácuo, destoxificação e fermentação dos hidrolisados. A performance fermentativa foi avaliada a partir da determinação dos parâmetros rendimento (YP/S) e produtividade (QP) de xilitol, bem como das atividades das enzimas xilose redutase (XR) e xilitol desidrogenase (XDH). Pela caracterização química das 3 variedades avaliadas constatou-se que não há diferenças relevantes quanto aos teores das frações celulose, hemicelulose e lignina, embora a variedade A tenha se mostrado mais promissora para a produção de xilitol, em função dos máximos parâmetros YP/S e QP obtidos. Neste caso os máximos valores de rendimento e produtividade de xilitol foram respectivamente correspondentes a 0,35 g/g e 0,16 g/L.h-1 para a variedade A, 0,25 g/g e 0,12 g/L.h-1 para a variedade B e 0,17 g/g e 0,063 g/L.h-1 para a variedade C. Consequentemente as máximas atividades enzimáticas para as enzimas XR (0,25 U/mgprot) e XDH (0,17 U/mgprot) ocorreram nas fermentações realizadas com a variedade A, embora não se observou diferenças marcantes em relação às demais variedades. / The culture of sorghum is in great ascension in Brazil due to the favorable characteristics of this cereal as an excellent substitute for the maize in the animal feeding, with comparable nutritional value and the better adaptation for dry climates. Considering forage sorghum as a type of sorghum that is used as covering of the ground and production of ensilage, its characteristics as lignocellulosic material which is constituted of sugars in its cellulosic and hemicellulosic fractions, researches for the biotechnological exploitation of this biomass will contribute for obtainment of economic and social interest products, like xylitol. The obtainment of xylitol, a pentahydroxilic alcohol, commercially obtained by chemical catalysis of xylose proceeding from lignocellulosic materials is an option of exploitation of this biomass. This product has peculiar characteristics like its sweetener power similar to that of saccharose, anticariogenicity, indicated for diabetic and obese people allowing its application in different industrial segments. Due to its raised cost of chemical production, researches have been extensively carried out in order to search a technological alternative for its obtainment by biotechnological way. However, for xylitol production from lignocellulosic biomasses by biotechnological way, the hydrolysis of these materials for the solubilization of the sugars present in its hemicellulosic fractions is necessary. This fraction is of interest, because it has large amount of xylose, substract for the production of xylitol. Then, in the present work 3 varieties (A, B and C) of forage sorghum biomass for biotechnological production of xylitol were evaluated using the Candida guilliermondii yeast. Different stages of the process were carried out: chemical characterization of the varieties, acid hydrolysis, vacuum concentration, detoxification and fermentations of the hydrolysates. The fermentative performance was evaluated from the determination of the xylitol yield (YP/S) and productivity (QP), and from the activities of the enzymes xylose reductase (XR) and xylitol dehydrogenase (XDH). For the chemical characterization of the 3 evaluated varieties, no relevant difference was verified in relation to amounts of the cellulose, hemicellulose and lignin fractions. However the variety A showed to be more promising for the production of xylitol as a function of the obtained YP/S and QP maximum parameters. In this case the maximum values xylitol yield and productivity were respectively 0,35 g/g and 0,16 g/L.h-1 for the variety A, 0,25 g/g and 0,12 g/L.h-1 for the variety B and 0,17 g/g and 0,063 g/L.h-1 for the variety C. Consequently the maximum enzymatic activities for enzymes XR (0,25 U/mgprot) and XDH (0,17 U/mgprot) occurred in the fermentations carried out with the variety A, and no notable difference was observed in relation to the other varieties.

Apesar dos conhecimentos já existentes sobre o xilitol, seu efeito no desenvolvimento da cárie dentária ainda requer maiores esclarecimentos. Assim, este estudo in situ randomizado, duplo-cego e cruzado teve como objetivo determinar o efeito de xilitol em pastilhas na composição do biofilme dental e nos processos de desmineralização e remineralização do esmalte, comparado a um controle com pastilhas contendo sorbitol. Em duas fases de 14 dias, 11 voluntários utilizaram dispositivos palatinos com seis blocos de esmalte humano (três hígidos para avaliação da desmineralização + três previamente desmineralizados para avaliação da remineralização) com dureza de superfície conhecida. Sacarose 20% foi gotejada oito vezes ao dia apenas sobre os blocos hígidos. Cinco minutos após cada gotejamento, os dispositivos eram recolocados na boca e os voluntários chupavam pastilha com xilitol 88,3% ou sorbitol 84,5%. A utilização das pastilhas iniciou-se uma semana antes de cada fase experimental. Foi usado dentifrício sem flúor. Ao final de cada fase, o biofilme formado sobre os blocos foi coletado e dividido para análises microbiológica e bioquímica, e os fragmentos de esmalte foram analisados quanto a variação de dureza de superfície antes e após o experimento. A porcentagem de perda de dureza de superfície dos blocos de esmalte do grupo do xilitol apresentou uma tendência a ser menor do que aquela observada no grupo do sorbitol, embora a diferença não tenha sido significante (p= 0,066; ANOVA). Também não houve diferença estatisticamente significante entre os grupos em relação à porcentagem de ganho de dureza de superfície e à maioria dos parâmetros bioquímicos do biofilme. As médias das concentrações de fósforo inorgânico e de polissacarídeo intracelular no biofilme no experimento de desmineralização foram significantemente menores (p< 0,001 e p= 0,007) no grupo do sorbitol. As porcentagens de estreptococos do grupo mutans (SM) em relação ao total de estreptococos (S) (p= 0,037) no experimento de desmineralização, assim como as contagens de SM (p= 0,035) e lactobacilos (p= 0,048), e as porcentagens de SM em relação ao total de microrganismos (p= 0,035) e em relação a S (p= 0,017) no experimento de remineralização foram significantemente menores no biofilme do grupo do xilitol. Os demais parâmetros microbiológicos não foram influenciados de maneira significante pelos tratamentos. O uso de pastilhas com xilitol por curtos períodos de tempo não apresentou vantagem nem em diminuir a desmineralização nem em favorecer a remineralização do esmalte em comparação ao uso de pastilhas com sorbitol, mas alterou a ecologia bacteriana do biofilme, reduzindo as contagens e as porcentagens de importantes grupos de microrganismos cariogênicos. / In spite of the existing knowledge about xylitol, its effect on the development of dental caries is still a subject that requires further clarifications. Thus, this randomized, double-blind, crossover in situ study aimed at assessing the effect of xylitol mints in the dental biofilm composition and in the processes of enamel demineralization and remineralization, in comparison to a control group using sorbitol mints. During the two phases of 14 days, 11 volunteers wore palatal appliances with six human enamel blocks (three intact ones for evaluation of demineralization and three demineralized ones for the evaluation of remineralization) of known superficial hardness. A solution of 20% sucrose was dripped only on the intact enamel blocks eight times per day. Five minutes after each dripping, the appliances were placed back inside the mouth and the volunteers took either an 88.3% xylitol mint or an 84.5% sorbitol mint. Both types of mints started being used by the volunteers one week before each experimental phase. Non-fluoridated toothpaste was used. At the end of each phase, the biofilm formed over the blocks was collected and divided for microbiological and biochemical analysis and the enamel fragments were evaluated in relation to surface hardness variation before and after the experiment. The percentage of surface hardness loss of the enamel blocks in the xylitol group tended to be lower than in those of the sorbitol group although this difference was not significant (p= 0.066; ANOVA). Moreover, there were no statistically significant differences between the study groups regarding the percentage of surface hardness gain or regarding the biochemical parameters of the biofilm. The average concentrations of inorganic phosphorus and of intracellular polysaccharides in the biofilm for the demineralization experiment were significantly lower (p< 0.001 and p= 0.007) in the sorbitol group. The following results were significantly lower in the xylitol group biofilm: percentages of mutans streptococci (SM) in relation to the total number of streptococci (S) (p= 0.037) in the demineralization experiment; SM (p= 0.035) and lactobacilli (p= 0.048) count; and the percentages of SM in relation to the total number of microorganisms (p= 0.035) and in relation to S (p= 0.017) in the remineralization experiment. Other microbiological parameters were not significantly influenced by the treatments. Taking xylitol mints during short periods of time did not show advantages regarding the decrease of enamel demineralization or the promotion of enamel remineralization when compared to taking sorbitol mints. However, it did expressively alter the bacterial ecology of the biofilm, reducing the percentage and count of important groups of cariogenic microorganisms.

Este trabalho teve o objetivo de avaliar o efeito do uso de goma de mascar contendo 15% de xilitol, por 30 dias, em 12 indivíduos com altos níveis salivares (= 10 5 u.f.c./ml de saliva) de Estreptococos do grupo mutans (SM) sobre os níveis salivares de SM, os genótipos de S. mutans e a ocorrência de amostras xilitol-tolerantes (X R ) na saliva. Os voluntários foram instruídos a mascarem a goma por 5 minutos, 5 vezes ao dia, durante 30 dias, sem realizarem nenhuma alteração nos hábitos de higiene ou dieta. Amostras de saliva foram coletadas no início do experimento (antes do consumo da goma de mascar), 30 dias após a utilização da goma de mascar e 30 dias após a interrupção do uso da goma. Dois voluntários foram excluídos da última coleta devido ao uso de antibióticos. Os resultados mostraram que ocorreu redução acentuada nos níveis salivares de SM. A concentração média de SM no exame inicial foi de 9,8 x 10 5 ± 2,61 x 10 5 UFC/ml de saliva, enquanto este valor foi de 2,17 x 10 5 ± 1,94 x 10 5 após o consumo da goma, sendo a diferença estatisticamente significante (p < 0,05). Porém este efeito não foi duradouro, não apresentando diferença estatística 30 dias após a interrupção do consumo (3,5 x 10 5 ± 2,71 x 10 5 ), em relação aos valores iniciais. Foram identificados 17 genótipos distintos de S. mutans nas amostras salivares de 10 voluntários, que completaram as 3 etapas do estudo, pela técnica de RAPD-PCR, com o iniciador OPA-2. O ensaio de tolerância de S. mutans ao xylitol in vitro, em meio BHI e BHI /xilitol 1%, permitiu a identificação de 12 amostras X R entre 124 amostras estudadas, representantes dos 17 genótipos distintos. Amostras de S. mutans (X R ) foram identificadas nas 3 coletas, inclusive antes do consumo da goma. Foram identificadas amostras X R e X S com o mesmo genótipo por RAPD-PCR. A prevalência de amostras X R não apresentou relação direta com o uso de xilitol ou com os tipos genotípicos. Baseados nas condições do presente estudo, os resultados sugerem que o uso regular de gomas de mascar contendo 15 % de xilitol por 30 dias contribui para a redução dos níveis salivares de SM durante o período de consumo, porém esta redução não persiste após a interrupção do uso. Além disso, foi observado que o uso de xilitol não foi fator determinante na seleção in vivo de determinado genótipo X R / The aim of this study was to evaluate the effect of xylitol (15%) containing chewing gum, for 30 days , in 12 subjects with high mutans Streptococci (MS) salivary levels (= 10 5 c.f.u./ml) on Mutans streptococci (MS) salivary levels, on genotypes and detection of xilitol tolerant (X R ) strains of S. mutans . Volunteers were asked to chew one lozangle, for 5 minutes, five times per day, for 30 days with no change in their habitual diet or oral hygiene. Saliva samples were collected at baseline, 30 days after gum usage and 30 days after the interruption of the consumption. Two subjects were excluded from the last examination due to antibiotic use. The results showed a marked reduction in MS salivary levels. The average levels of MS in saliva in baseline was 9.8 x 10 5 ± 2.61 x 10 5 c.f.u./ml saliva and decreased to 2.17 x 10 5 ± 1.94 x 10 5 after 30 days of consumption. This difference was statistically significant (p< 0.05). However this effect was not long lasting, and 30 days after the interruption of consumption (3.5 x 10 5 ± 2.71 x 10 5 ) there was no statistically difference in relation to baseline data. Seventeen different genotypes were identified in MS salivary samples of 10 volunteers that completed the 3 sampling procedures, by RAPD-PCR using OPA-2 primer. The assay of xylitol tolerance of S. mutans in vitro, in BHI and BHI/1% xylitol allowed the identification of 12 X R isolates, among 124 tested strains representing all detected genotypes. X R strains were detected in all sampling steps, including at baseline, before chewing gum consumption. There were X R and X S isolates with the same genotypes by RAPD-PCR. The prevalence of X R strains did not show direct relation to consumption of xylitol neither to genotypes. Based on the conditions of the present study, the data suggested that the regular use of a chewing gum containing 15% xylitol for 30 days contributed to decrease MS salivary levels, however this decrease did not persist after the interruption of the consumption. In addition, the usage of xilitol was not a determinant to the emergence of a specific X R genotype in vivo

Xylitol, classified as a natural sugar substitute, has for about 35 years been known as an agent that may act against caries. The mechanism of action; how it inhibits mutans streptococci (MS) and the clinical dose-response relationship are not however fully investigated. The general aim of the investigations was to evaluate the effect of xylitol on oral ecology in children and adolescents. A series of experimental and controlled clinical trials were performed in which samples of saliva and plaque was collected and analysed with respect to xylitol content, pH, microbial composition and lactic acid production. In paper I, significantly reduced proportions of xylitol-sensitive MS in saliva were demonstrated after 18 weeks of regular use of two dose regimens of xylitol-containing tablets (1.7g and 3.4g xylitol/day) but the acidogenicity in dental plaque was not affected. In paper II, the effect on interdental plaque-pH of two different single dose intakes (2.0g and 6.0g) of xylitol was evaluated. The higher xylitol dose counteracted the pH-drop significantly (p&lt;0.05) when the chewing was followed by a sucrose rinse while the lower dose did not differ from the control. In paper III, the xylitol concentrations in saliva after use of different common xylitol-containing products (0.1g-1.3g) were investigated. Statistically significant elevations of salivary xylitol levels were demonstrated for all products during the first 8-16 min when compared with baseline (p&lt;0.05) but the individual variation was considerable. In samples of supragingival dental plaque, a high dose rinse (6.0g) increased the xylitol concentrations for a longer period (&gt;30 min) than a low dose rinse (2.0g). In paper IV, it was demonstrated that 6.0g of xylitol in chewing gums, every day in 4 weeks, gave significantly less visible plaque and a significantly reduced sucrose-induced lactic acid formation (p&lt;0.05) in saliva. Furthermore, the proportion of MS decreased significantly (p&lt;0.05) compared to baseline. In paper V, the salivary uptake of [14C]-xylitol was compared with a specific assay determining xylitol-sensitive MS and a fair positive correlation (p&lt;0.05) between the two assays was found. In a controlled trial, the proportions of MS and the salivary xylitol uptake decreased significantly (p&lt;0.05) in the xylitol gum test group after 4 weeks compared to baseline which was in contrast to the control gum group. No serious adverse effects were reported in any of the investigations. The main conclusions from this thesis were: a) various xylitol-containing products increased the xylitol levels in saliva and plaque, b) 6.0g of xylitol could counteract the interdental pH-drop after sugar consumption and reduce lactic acid formation in saliva c) a daily dose of 6.0g xylitol reduced the amount of visible plaque and altered the salivary microbial composition, d) a transient shift of MS strains in saliva was demonstrated during periods of regular intake of xylitol products but no long-term impact was found after its termination. The relatively high amount of xylitol needed for a beneficial effect on the oral ecology calls for a further development of effective and safe routes for administration.