Made available in DSpace on 2014-07-29T16:11:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Keyla Rejane Magno.pdf: 1794858 bytes, checksum: 9cd1c907ace1356742b91041a2db9ea1 (MD5) Previous issue date: 2011-02-25 / The study of bioconversion of biologically active compounds by microorganisms, mainly filamentous fungi and their possible glycosylated derivatives have been extensively explored and have brought promising results. Microbial models of animal metabolism, based on the similarity of the hepatic metabolism and microbial enzyme, became an alternative for the elucidation of metabolic routes of both drugs as well as new drug candidates. In this context, the objective of this study was to explore the ability of filamentous fungi to promote the bioconversion of entacapone and perform the identification, purification and characterization of derivatives formed. We selected eight filamentous fungi Absidia blakesleana ATCC 26617, Aspergillus candidus ATCC 1009, Beauveria bassiana ATCC 7159, Beauveria sp, Cunninghamella echinulata ATCC 9244, Cunninghamella echinulata ATCC 9245, Cunninghamella elegans ATCC 26169 and Rhizopus arrhizuz ATCC 11145, six of them proved to be effective in the metabolism of entacapone, Cunninghamella echinulata ATCC 9245 being the most promising. Were detected 5 different functionalized derivatives, one of which the majority was characterized by Nuclear Magnetic Resonance of Carbon (13C NMR) and Hydrogen (1H NMR), High-Performance Liquid Chromatography coupled to Mass Spectrometer (HPLC-MS/MS) and Infrared Spectroscopy (IR) as a β-glycosylated derivative of entacapone (E, Z): 4 hydroxy-5-nitrophenyl-3-O-(β)-D-glucopyranose-(E)-2-cyano-N, N-diethyl-3-acrylamide. / O estudo da bioconversão de compostos biologicamente ativos por microrganismos, principalmente fungos filamentosos, e seus possíveis derivados glicosilados têm sido bastante explorado e têm trazido resultados promissores. Os modelos microbianos do metabolismo animal, baseados na similaridade do metabolismo hepático e enzimático microbiano, tornaram-se uma alternativa para a elucidação da rota metabólica tanto de fármacos bem como de candidatos a novos fármacos. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho foi explorar a capacidade dos fungos filamentosos em promover a bioconversão da entacapona e realizar a identificação, purificação e caracterização dos derivados formados. Foram selecionados oito fungos filamentosos Absidia blakesleeana ATCC 26617, Aspergillus candidus ATCC 1009, Beauveria bassiana ATCC 7159, Beauveria sp, Cunninghamella echinulata ATCC 9244, Cunninghamella echinulata ATCC 9245, Cunninghamella elegans ATCC 26169 e Rhizopus arrhizuz ATCC 11145, seis deles demonstraram ser eficazes na metabolização da entacapona, sendo a Cunninghamella echinulata ATCC 9245 a mais promissora. Foram detectados 5 diferentes derivados funcionalizados, dos quais um, o majoritário, foi caracterizado por Ressonância Magnética Nuclear de Carbono (RMN 13C) e Hidrogênio (RMN 1H), Cromatografia Líquida de Alta Eficiência acoplada a Espectrometria de Massa (CLAE-EM/EM) e Espectroscopia no Infravermelho (IV) como derivado β-glicosilado da entacapona (E, Z): 4 hidroxi-5-nitrofenil-3-O-(β)-D-glicopiranose-(E)-2-ciano-N,N-dietil-3-acrilamida.

Made available in DSpace on 2014-07-29T16:11:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao tatiana caixeta.pdf: 1247560 bytes, checksum: 9a8db14d432a3fef6831f021a1d1d628 (MD5) Previous issue date: 2007-09-12 / Bioconversion reactions using filamentous fungi have been extensively exploited and the results obtained are interesting for metabolism studies. The microbial models of animal metabolism, based on the similarity between mammalian metabolism and enzymatic microbial, became a promising alternative for the elucidation of metabolic routes of drugs. In this context, the aim of this work was to promote bioconversion studies with the N-phenylpiperazine derivative LASSBio 579, (1-[1-(4-Chlorophenyl)-1H-pyrazol-4-methyl]-4-phenyl-piperazine), a potencial lead of drugs prototypes. For that HPLC and TLC analytical methodologies were developed and tested for monitoring the bioconversion reactions for this compound. Beneath the documented catalytic activity for different microorganism, fiftteen of filamentous fungi were employed in this study: Absídia blakesleana ATCC 26617; Absídia blakesleana ATCC 10148b; Aspergillus candidus ATCC 2023; Aspergillus ochraceus ATCC 1009; Beauveria bassiana ATCC 7149; Chaetonium indicum LCP 984200; Cunninghamella echinulata ATCC 9244; Cunninghamella echinulata ATCC 9245; Cunninghamella elegans ATCC 36112; Cunninghamella elegans ATCC 26169; Curvularia lunata NRRL 2380; Fusarium roseum ATCC 14717; Mortierella isabelina NRRL 1757; Mucor griseocyanus ATCC 1207a; Rhizopus arrhizus ATCC 11145. Cunninghamella echinulata ATCC 9244 and Aspergillus candidus ATCC 2023 were chosen for studies in semi-preparative scales due to their capacity of producing a bigger variety of metabolites and one of them in greater amount, respectively. Five different derivatives were detected of which three were characterized by NMR and MS (LaBioCon 23, 24 and 25) as hidroxylated, glycosylated and methylpiperazine derivatives respectively, being this last comparative one and identified as being the mammalian derivate of LASSBio 579. / As reações de bioconversão utilizando fungos filamentosos têm sido bastante exploradas e os resultados obtidos são interessantes para estudos do metabolismo. Os modelos microbianos do metabolismo animal, baseados na similaridade do metabolismo hepático e enzimático microbiano, tornaram-se uma alternativa promissora para a elucidação da rota metabólica de fármacos. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho foi a realização de estudos de bioconversão com o derivado N-fenilpiperazínico, LASSBio 579, (1-[-(4-clorofenil)-1H-pirazol-4-metil]-4-fenil-piperazina), um potencial candidato a protótipo de fármacos. Para isso foram desenvolvidas e testadas metodologias analíticas por cromatografia em camada delgada e cromatografia líquida de alta eficiência para monitorar as reações de bioconversão desse composto. Diante da atividade catalítica documentada para diferentes microrganismos, foram empregados nesse estudo quinze fungos filamentosos: Absídia blakesleana ATCC 26617; Absídia blakesleana ATCC 10148b; Aspergillus candidus ATCC 2023; Aspergillus ochraceus ATCC 1009; Beauveria bassiana ATCC 7149; Chaetonium indicum LCP 984200; Cunninghamella echinulata ATCC 9244; Cunninghamella echinulata ATCC 9245; Cunninghamella elegans ATCC 36112; Cunninghamella elegans ATCC 26169; Curvularia lunata NRRL 2380; Fusarium roseum ATCC 14717; Mortierella isabelina NRRL 1757; Mucor griseocyanus ATCC 1207a; Rhizopus arrhizus ATCC 11145. As cepas Cunninghamella echinulata ATCC 9244 e Aspergillus candidus ATCC 2023 foram as de escolha para estudos em escala semi-preparativa devido a respectiva capacidade de produzir uma maior diversidade de metabólitos e um desses derivados em maior quantidade. Foram detectados cinco diferentes derivados dos quais três foram caracterizados por ressonância magnética nuclear e espectrometria de massas (LaBioCon 23, 24 e 25) como derivados hidroxilado, glicosilado e metilpiperazínico respectivamente, sendo este último comparado e identificado como sendo o metabólito animal do LASSBio 579.

Made available in DSpace on 2015-04-20T12:31:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ceci Sales-Campos.pdf: 2811573 bytes, checksum: 7be484fbb01156c4d85c71184e7aedc4 (MD5) Previous issue date: 2008-05-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / There is in the Amazon region a great amount of residues (wood, agro-forest and agroindustrial), which has been underestimated, and constitutes potential sources for the cultivation of edible fungi in the region. The biodiversity of the Amazon draws the worldwide interest about its resources, specially for the microorganisms with potential for commercial use. Amongst these organisms there are the edible and medicinal mushrooms. In this way, the cultivation of edible mushrooms in the state of Amazon could represent an alternative source for the regional development. Thus, this research had the objective to test the development of different wild edible mushroom species, as well as testing the use of different regional residues in the substrate composition for their cultivation. Preliminary tests were carried out with the species Pleurotus ostreatus, Lentinus strigosus, Polyporus arcularius and with five wood residues (marupá, pau de balsa, amapá doce, muiratinga and breu) and two of agro-industrial origin (sugar cane bagasse and the stem of pupunheira palm tree). In this experimental phase the micelial growth of the fungi in substrates made from the above residues was evaluated. In the subsequent tests, based on the results obtained in these preliminary tests, Pleurotus ostreatus, two wood residues (marupá and pau de balsa sawdust) and two agro-industrial ones (sugar cane bagasse and stem of pupunheira palm tree) were chosen. All the substrates were supplemented with a mixture of cereal brans (rice, wheat and corn), were evaluated for: 1- production of basidioma (yield), productivity, through the biological efficiency of formulated substrates, loss of the organic matter, biological behavior of the strain (period of colonization, primordia formation and production of basidioma) referred in Chapter 2; 2- Mineral composition of: the raw material, the initial and spent substrates (post-harvest), and of the mushroom (Chapter 3); 3 - Nutritional composition of: the mushroom, the raw material and substrates (Chapter 4). In general, it can be concluded that the strain of P. ostreatus has developed in a satisfactory way in all tested substrates, making it possible to use these residues (with low or no commercial value) in the mushroom cultivation. Moreover, it is an ecologically correct use of the residues, since it prevents the discard of these residues in the environment, promoting the bioconversion into added-value product edible mushroom and of high nutritional value, and that could become a source of regional sustainable development / Há na região amazônica uma grande quantidade de resíduos (madeireiros, agroflorestais e agroindustriais), cujo quantitativo tem sido subestimado, os quais constituem fontes potenciais para utilização no cultivo de fungos comestíveis na região. A riqueza promovida pela biodiversidade da Amazônia começa a despertar interesse mundial a cerca de seus recursos, com acentuada atenção para os microrganismos com potencial de utilização comercial. Dentre estes organismos encontram-se os fungos comestíveis e medicinais. Desta forma, o cultivo de cogumelos comestíveis no estado do Amazonas, poderá representar uma fonte alternativa para o desenvolvimento regional. Assim, esta pesquisa teve por meta testar o desenvolvimento de diferentes espécies de cogumelos comestíveis nativos, bem como testar o uso de diferentes resíduos regionais na composição de substratos para o cultivo dos mesmos. Foram feitos inicialmente testes preliminares com as espécies Pleurotus ostreatus, Lentinus strigosus e Polyporus arcularius e com cinco resíduos madeireiros (marupá, pau de balsa, amapá doce, muiratinga e breu) e dois de origem agroindustrial (bagaço cana-de-açúcar e estipe de pupunheira). Nesta fase experimental avaliou-se o crescimento micelial das espécies fúngicas em substratos à base dos resíduos anteriormente citados. Nos testes subseqüentes, com base nos resultados obtidos nestes testes preliminares, escolheu-se o P. ostreatus, dois resíduos madeireiros (marupá e pau de balsa) e dois agroindustriais (bagaço de cana-deaçúcar e estipe de pupunheira). Todos os substratos foram também suplementados com uma mistura de farelo de cereais (arroz, trigo e milho), sendo avaliados: 1- produção de basidiomas (rendimento), produtividade, através da eficiência biológica dos substratos formulados, perda da matéria orgânica, comportamento biológico da linhagem (período de colonização, de formação dos primórdios e de produção dos basidiomas) abordados no Capítulo 2; 2- Composição mineral da matéria-prima, dos substratos iniciais, residuais (pós-colheita) e do cogumelo (Capítulo 3); 3- Composição nutricional do cogumelo, da matéria-prima e dos substratos de cultivo (Capítulo 4). De uma forma geral, conclui-se que a linhagem de P. ostreatus desenvolveu-se de uma forma satisfatória em todos os substratos testados, o que viabiliza o uso destes resíduos (com baixo ou nenhum valor comercial) para a fungicultura. Além disso, é uma aplicação ecologicamente correta, uma vez que evita que estes resíduos sejam descartados na natureza, permitindo-lhes a bioconversão em um produto de valor agregado cogumelo comestível e de elevado valor nutricional e que poderá vir a tornar-se uma fonte de desenvolvimento sustentável regional

L‟acide docosahexaénoïque (DHA) s‟accumule principalement dans les membranes cérébrales humaines durant la période périnatale et les 2 premières années de la vie. Optimiser l‟incorporation des acides gras polyinsaturés à longue chaîne (AGPI-LC) n-3 dans le système nerveux central, notamment le DHA, constitue l‟un des objectifs majeurs de la nutrition néonatale et infantile. Ce projet étudie l‟effet de régimes à base de matière grasse laitière anhydre (MGLA) afin d‟améliorer la bioconversion des AGPI n-3 et l‟incorporation du DHA dans le cerveau. L‟autre objectif, au-delà des effets sur les acides gras, est d‟évaluer si l‟impact des apports destinés au jeune n‟exercent pas un effet plus large tels qu‟appréciés au niveau du lipidome du cerveau.Nous avons mis au point un modèle d‟expérimentation animale permettant d‟étudier les effets de mélanges de MGLA et d‟huiles végétales. Des mères sont nourries avec un régime déficient en acide α-linoléique (ALA) (0,4% des acides gras totaux (AGT)) pendant 6 semaines avant accouplement et pendant toute la gestation et la lactation. Après sevrage, quatre-vingts petits rats mâles et femelles ainsi carencés en AGPI n-3 sont séparés en 4 groupes et reçoivent des régimes à 10% de lipides pendant 6 semaines, soit à base d‟huile de palme mélangée avec des huiles vegétales pour un apport à 1,5%ALA (P1), ou 1,5% ALA supplementé avec 0,12%DHA et 0,4% acide arachidonique (ARA) (P2); soit à base de MGLA et d‟huiles végétales apportant 1,5%ALA (B1) ou 2,3%ALA (B2). Les acides gras cérébraux, plasmatiques et érythrocytaires ainsi que le profil lipidomique cérébral sont mesurés, et les résultats sont analysés en statistiques multivariées. Le régime B1 est supérieur aux deux régimes à base d‟huile de palme à 1,5 %ALA, pour restaurer la quantité de DHA du cerveau (augmentation de 14.38%, P < 0.05) ; le régime (B2) présente un bénéfice supplémentaire sur ce paramètre. Les concentrations cérébrales en DHA chez les rats mâles sont significativement plus faibles que chez les femelles en raison des interactions de l‟effet sexe sur l‟effet régime, mais cet effet s‟atténue avec les régimes MGLA ou l‟ajout de DHA préformés dans le régime palme (P2).Nous avons calculé un nouvel indice à l‟aide des profils en acides gras des globules rouges et du plasma pour prédire le contenu en DHA cérébral, et dont la performance est meilleure que celle des indices existants. Pour la première fois, nous avons pu mettre en évidence un effet majeur et inconnu jusqu‟alors, des régimes sur le lipidome du cerveau (analyse des espèces moléculaires de lipides), affectant près de 15% des espèces analysées. Ces changements semblent être liés, entre autres, au métabolisme du cholestérol, des acides gras et des messagers lipidiques.En conclusion, nos données sont susceptibles d„améliorer les formules infantiles. La première utilisation de l‟approche de lipidomique sans a priori que nous avons mise en oeuvre ouvre des perspectives nouvelles en nutrition infantile. / The accretion of docosahexaenoic acid (DHA) in brain membranes mainly occurs around delivery and during the first two years of life. One of the main goals of neonatal nutrition is to optimize the incorporation of n-3 long chain polyinsaturate fatty acids (LC-PUFA) into the central nervous system, including DHA. Our goal was to study the impact of several kinds of diets based on dairy-fat to improve the n-3 LC-PUFA bioconversion and DHA accretion into brain. The other endpoint was to assess if beyond the brain fatty acid profiles, the dietary intakes would bring about a wider effect such as the one that can be appreciated through a lipidomic approach.We compared the nutritional effect of dairy-fat based diets to that of palm-oil based diets in the rat reproductive model. Mother rats were made deficient in α-linoleic acid (ALA) (0.4% of fatty acids (FA) for 6 weeks prior to mating and throughout gestation and lactation. After weaning, the resulting deficient 40 rat pups of either gender were split into 4 groups and received 10% fat diets made with either 1.5%ALA palm oil blend (P1), same added with 0.12% DHA and 0.4% arachidonic acid (ARA) (P2) , 1.5% ALA dairy-fat blend (B1) or 2.5% ALA dairy-fat blend (B2). The brain, red blood cell (RBC) and plasma fatty acid profiles were analyzed and treated using multivariate statistics. B1 was superior to both palm-oil based diets to improve the brain DHA contents (14.4% increase, P < 0.05). B2 brought an additional benefit for this parameter. The brain DHA contents in males were significantly lower than for the female because of a diet x gender interaction. This effect was smoothed with the dairy-fat diets or the palm-oil based diet augmented with preformed DHA.We calculated a new fatty acid index to predict the brain DHA contents, based on the fatty acid profiles measured in RBC and plasma, and which demonstrated a better performance than the existing published index. For the first time, we showed a profound and yet unsuspected effect of diets until now on the brain lipidome (lipids molecular species), affecting about 15% of the features detected. These changes were ascribed to the cholesterol and fatty acid metabolism, and to the lipid messengers, among others.In conclusion, our data appear highly relevant to improve infant formulas. The first use of the lipidomic approach in neonatal nutrition open the paths of new researches in the area of infant nutrition

Hemicelulose extraída do bagaço de cana-de-açúcar foi hidrolisada por enzimas de Thermoascus aurantiacus, Trichoderma reesei e Aspergilus niger para obtenção de xilo-oligossacarídeos (XOs). A hemicelulose foi extraída com hidróxido de sódio na presença de antraquinona, sulfito de sódio ou peróxido de hidrogênio. O uso de antraquinona ou sulfito aumentou o rendimento de extração, porém a hemicelulose apresentou baixa solubilidade em água, propriedade inadequada para a hidrólise enzimática. A extração da hemicellulose com peróxido de hidrogênio em meio alcalino foi otimizada através de um planejamento fatorial completo 24 variando-se a concentração de H2O2 de 2 a 6% (m/v), tempo de reação de 4 a 16 h, temperatura de 20 a 60°C e presença ou não de 0,5% de sulfato de magnésio. No ponto central o rendimento de extração de hemicelulose foi de 94,5% com remoção de mais que 88% da lignina. Um rendimento de 86% de hemicelulose com baixo teor de lignina (5,9%) foi obtido em 6% de peróxido de hidrogênio por 4h a 20°C. Nessa condição a hemicelulose apresentou massa molar de 21.000 g/mol, composição aproximada de 81% xilose, 4% de arabinose, 4% de glicose e 3% de ácidos urônicos, alta solubilidade em água (90 % em massa) e coloração amarelo claro. As enzimas usadas na hidrólise dessa hemicelulose foram produzidas pelo cultivo dos fungos em meio sólido contento farelo de trigo. Em todos os extratos foi observada baixa atividade de endoglucanase e &#946;-xilosidase e elevadas atividades de endo-&#946;-1,4-xilanase. A máxima atividade de xilanase foi produzida por T. aurantiacus (1500 U/g), enquanto A. niger produziu 500 U/g e T. reesei 240 U/g, em 5 dias de cultivo. O perfil de produção de XOs com enzimas de T. aurantiacus e T. reesei foi semelhante, o principal produto foi xilobiose, seguido por xilose, xilotriose, xilotetraose e xilopentaose, sendo esses XOs de cadeia linear. A hidrólise da hemicelulose com enzimas de A. niger produziu exclusivamente xilose, consequência da presença de elevada atividade de &#946;-xilosidase. A velocidade de conversão da hemicelulose em XOs com as enzimas de T. reesei foi maior no início da reação (6 h), diminuindo a partir de 24 h, período em que inicia a produção de xilose. A influência da concentração de substrato e carga de xilanase na conversão da hemicelulose em XOs foi avaliada através de um planejamento experimental 22 com face centrada. A condição otimizada da hidrólise (2,6% substrato e 60 U/g de endo-&#946;-1,4-xilanase) com o extrato de T. aurantiacus resultou em 42% de conversão em XOs. A otimização da hidrólise da hemicelulose com o extrato de T. reesei resultou em uma conversão máxima de 20%, com ótimo de 3,8 % de substrato e 87,5 U/g de endo-&#946;-1,4-xilanase. A eficiência da hidrólise com enzimas de T. aurantiacus foi maior que a obtida com alguns extratos comerciais testados neste trabalho. Além disso, apresentaram capacidade de degradar hemiceluloses de diferentes fontes: bétula e semente de aveia, com composições variadas. Diferenças na composição de açúcares e teor de lignina não interferiram na ação dessas enzimas. A hidrólise enzimática mostrou-se mais apropriada para a produção de XOs do que a auto-hidrólise, que gerou predominantemente xilose e houve formação de furfural. Apesar do curto tempo de reação, a produção de XOs foi menor e há necessidade de purificação para obtenção de um produto final com características desejáveis. / Hemicellulose extracted from sugarcane bagasse was hydrolyzed by enzymes from Thermoascus aurantiacus, Trichoderma reesei and Aspergilus niger to cause the degradation of xylan to xylooligosaccharides (XOs). Hemicellulose was extracted with hydrogen peroxide in the presence of antraquinone, sodium sulphite or hydrogen peroxide. Hemicelluloses extracted with antraquinone or sulphite presented low solubility in water, which is not appropriated to enzymatic hydrolysis. To maximize the hemicellulose yields several extraction conditions were examined applying the 24 factorial design: H2O2 concentration from 2 to 6% (w/v), reaction time from 4 to 16 h, temperature from 20 to 60°C, and magnesium sulfate absence or presence (0.5%, w/v). This approach allowed selection of conditions for the extraction of low and high lignin content hemicellulose. At midpoint the yield of hemicellulose was 94.5% with more than 88% of lignin removed. Hemicellulose in 86% yield with low lignin content (5.9%) was obtained with 6% H2O2 treatment for 4 h and 20°C. This hemicellulose is much lighter in color than samples obtained at the midpoint condition and was found suitable for subsequent enzymatic hydrolysis. The molecular weight of hemicellulose was 21,000 g/mol with composition of aproximately 81% xylose, 4% arabinose, 4% glucose and 3% uronic acids, high water solubility (90 %). Enzymes for hemicellulose hydrolysis were produced by the fungi on wheat bran. Cellulases and hemicellulases were present in all extracts especially the endo-&#946;-1,4-xylanase. The profile of production of XOs obtained on hydrolysis with enzymes from T. aurantiacus and T. reesei was similar, with the main product xylobiose, followed by xylose, xylotriose, xylotetraose and xylopentaose, and these XOs showed linear chain. The hydrolysis of hemicellulose with enzymes of A. niger produced exclusively xylose, a consequence of &#946;-xylosidase content. The rate of conversion of hemicellulose in XOs with enzymes of T. reesei was higher at the beginning of the reaction (6 h), decreasing from 24 h, when starts the production of xylose. The influence of substrate concentration and loading of xylanase in conversion of hemicellulose to XOs was evaluated by an 22 full factorial design with centered face. Optimization of hydrolysis (2.6% substrate and 60 U/g endo-&#946;-1,4-xylanase) with the extract of T. aurantiacus resulted in 42 % conversion XOs. The optimization with the extract of T. reesei resulted in a conversion of hemicellulose up to 20%, with optimal substrate 3.8% and 87.5 U/g endo-&#946;-1,4-xylanase. The efficiency of hydrolysis by enzymes from T. aurantiacus was superior to commercial extracts, and showed ability to degrade hemicelluloses of different compositions (birchwood and oat spelt). The structural differences, such as branches and lignin content did not affect the action of these enzymes. The differences in the efficiency and extent of enzymatic hydrolysis by enzymes of these fungi might have occurred in function of differences in physicochemical properties and specific activity. The enzymatic hydrolysis was more appropriate for production of XOs than autohydrolysis, which generated predominantly xylose and formation of furfural. Despite of short reaction time, the production of XOs was low and purification is needed in order to obtain a final product with desirable characteristics.

Hemicelulose extraída do bagaço de cana-de-açúcar foi hidrolisada por enzimas de Thermoascus aurantiacus, Trichoderma reesei e Aspergilus niger para obtenção de xilo-oligossacarídeos (XOs). A hemicelulose foi extraída com hidróxido de sódio na presença de antraquinona, sulfito de sódio ou peróxido de hidrogênio. O uso de antraquinona ou sulfito aumentou o rendimento de extração, porém a hemicelulose apresentou baixa solubilidade em água, propriedade inadequada para a hidrólise enzimática. A extração da hemicellulose com peróxido de hidrogênio em meio alcalino foi otimizada através de um planejamento fatorial completo 24 variando-se a concentração de H2O2 de 2 a 6% (m/v), tempo de reação de 4 a 16 h, temperatura de 20 a 60°C e presença ou não de 0,5% de sulfato de magnésio. No ponto central o rendimento de extração de hemicelulose foi de 94,5% com remoção de mais que 88% da lignina. Um rendimento de 86% de hemicelulose com baixo teor de lignina (5,9%) foi obtido em 6% de peróxido de hidrogênio por 4h a 20°C. Nessa condição a hemicelulose apresentou massa molar de 21.000 g/mol, composição aproximada de 81% xilose, 4% de arabinose, 4% de glicose e 3% de ácidos urônicos, alta solubilidade em água (90 % em massa) e coloração amarelo claro. As enzimas usadas na hidrólise dessa hemicelulose foram produzidas pelo cultivo dos fungos em meio sólido contento farelo de trigo. Em todos os extratos foi observada baixa atividade de endoglucanase e &#946;-xilosidase e elevadas atividades de endo-&#946;-1,4-xilanase. A máxima atividade de xilanase foi produzida por T. aurantiacus (1500 U/g), enquanto A. niger produziu 500 U/g e T. reesei 240 U/g, em 5 dias de cultivo. O perfil de produção de XOs com enzimas de T. aurantiacus e T. reesei foi semelhante, o principal produto foi xilobiose, seguido por xilose, xilotriose, xilotetraose e xilopentaose, sendo esses XOs de cadeia linear. A hidrólise da hemicelulose com enzimas de A. niger produziu exclusivamente xilose, consequência da presença de elevada atividade de &#946;-xilosidase. A velocidade de conversão da hemicelulose em XOs com as enzimas de T. reesei foi maior no início da reação (6 h), diminuindo a partir de 24 h, período em que inicia a produção de xilose. A influência da concentração de substrato e carga de xilanase na conversão da hemicelulose em XOs foi avaliada através de um planejamento experimental 22 com face centrada. A condição otimizada da hidrólise (2,6% substrato e 60 U/g de endo-&#946;-1,4-xilanase) com o extrato de T. aurantiacus resultou em 42% de conversão em XOs. A otimização da hidrólise da hemicelulose com o extrato de T. reesei resultou em uma conversão máxima de 20%, com ótimo de 3,8 % de substrato e 87,5 U/g de endo-&#946;-1,4-xilanase. A eficiência da hidrólise com enzimas de T. aurantiacus foi maior que a obtida com alguns extratos comerciais testados neste trabalho. Além disso, apresentaram capacidade de degradar hemiceluloses de diferentes fontes: bétula e semente de aveia, com composições variadas. Diferenças na composição de açúcares e teor de lignina não interferiram na ação dessas enzimas. A hidrólise enzimática mostrou-se mais apropriada para a produção de XOs do que a auto-hidrólise, que gerou predominantemente xilose e houve formação de furfural. Apesar do curto tempo de reação, a produção de XOs foi menor e há necessidade de purificação para obtenção de um produto final com características desejáveis. / Hemicellulose extracted from sugarcane bagasse was hydrolyzed by enzymes from Thermoascus aurantiacus, Trichoderma reesei and Aspergilus niger to cause the degradation of xylan to xylooligosaccharides (XOs). Hemicellulose was extracted with hydrogen peroxide in the presence of antraquinone, sodium sulphite or hydrogen peroxide. Hemicelluloses extracted with antraquinone or sulphite presented low solubility in water, which is not appropriated to enzymatic hydrolysis. To maximize the hemicellulose yields several extraction conditions were examined applying the 24 factorial design: H2O2 concentration from 2 to 6% (w/v), reaction time from 4 to 16 h, temperature from 20 to 60°C, and magnesium sulfate absence or presence (0.5%, w/v). This approach allowed selection of conditions for the extraction of low and high lignin content hemicellulose. At midpoint the yield of hemicellulose was 94.5% with more than 88% of lignin removed. Hemicellulose in 86% yield with low lignin content (5.9%) was obtained with 6% H2O2 treatment for 4 h and 20°C. This hemicellulose is much lighter in color than samples obtained at the midpoint condition and was found suitable for subsequent enzymatic hydrolysis. The molecular weight of hemicellulose was 21,000 g/mol with composition of aproximately 81% xylose, 4% arabinose, 4% glucose and 3% uronic acids, high water solubility (90 %). Enzymes for hemicellulose hydrolysis were produced by the fungi on wheat bran. Cellulases and hemicellulases were present in all extracts especially the endo-&#946;-1,4-xylanase. The profile of production of XOs obtained on hydrolysis with enzymes from T. aurantiacus and T. reesei was similar, with the main product xylobiose, followed by xylose, xylotriose, xylotetraose and xylopentaose, and these XOs showed linear chain. The hydrolysis of hemicellulose with enzymes of A. niger produced exclusively xylose, a consequence of &#946;-xylosidase content. The rate of conversion of hemicellulose in XOs with enzymes of T. reesei was higher at the beginning of the reaction (6 h), decreasing from 24 h, when starts the production of xylose. The influence of substrate concentration and loading of xylanase in conversion of hemicellulose to XOs was evaluated by an 22 full factorial design with centered face. Optimization of hydrolysis (2.6% substrate and 60 U/g endo-&#946;-1,4-xylanase) with the extract of T. aurantiacus resulted in 42 % conversion XOs. The optimization with the extract of T. reesei resulted in a conversion of hemicellulose up to 20%, with optimal substrate 3.8% and 87.5 U/g endo-&#946;-1,4-xylanase. The efficiency of hydrolysis by enzymes from T. aurantiacus was superior to commercial extracts, and showed ability to degrade hemicelluloses of different compositions (birchwood and oat spelt). The structural differences, such as branches and lignin content did not affect the action of these enzymes. The differences in the efficiency and extent of enzymatic hydrolysis by enzymes of these fungi might have occurred in function of differences in physicochemical properties and specific activity. The enzymatic hydrolysis was more appropriate for production of XOs than autohydrolysis, which generated predominantly xylose and formation of furfural. Despite of short reaction time, the production of XOs was low and purification is needed in order to obtain a final product with desirable characteristics.

Yarrowia lipolytica est une levure oléagineuse qui possède un remarquable potentiel de croissance et d'accumulation de lipides dans des milieux hydrophobes. Au cours de cette étude nous avons approfondi nos connaissances du métabolisme lipidique chez cette levure en mettant l'accent sur la capacité d'accumulation et de dégradation des lipides, la régulation et les interactions des différentes voies métaboliques. L'étude des enzymes du métabolisme des microorganismes oléagineux et de leurs particularités fonctionnelles, en comparaison avec celles des microorganismes non oléagineux, a permis de se focaliser sur des enzymes candidates pour être impliquées dans le caractère oléagineux. L'objectif de cette étude est de combiner les connaissances physiologiques sur cette levure avec les outils génétiques existants afin d'utiliser Y. lipolytica comme une usine cellulaire pour la production de grandes quantités de lipides ayant un intérêt industriel. Afin de rediriger les flux de carbone vers la synthèse de lipides, le gène GUT2, qui code l'un de deux isomères de la glycérol-3-phosphate déshydrogénase, ainsi que la voie de la β-oxydation ont été invalidés chez Y. lipolytica, conduisant à une forte augmentation de l'accumulation des lipides. Afin d'identifier l'étape limitante de la synthèse des TAG et de construire des souches aux profils lipidiques modifiés nous avons joué sur le niveau d'expression des acyltransférases et des désaturases. La contribution relative des acyltransférases dépend de la phase de croissance et leurs affinités vis-à-vis des substrats donneurs d'acyle sont complémentaires. La modification des désaturases a permis d'accumuler des acides gras spécifiques, démontrant ainsi qu'il est possible de moduler le profil des lipides accumulés chez Y. lipolytica. Cette étude nous a permis de construire des souches hyperaccumulatrices aux profils lipidiques tels qu'ils permettront de leur trouver des applications biotechnologiques dans la filière des biocarburants ou dans l'industrie oléochimique en tant qu'unités alternatives pour la production de substrats spécifiques.

La synthèse chimique de la 9-hydroxy ellipticine à partir de l'Ellipticine, alcaloïde indolique dont la forme quaternisée a montré une activité remarquable contre certaines formes de tumeurs, est de faible rendement et de coût élevé. La recherche d'une autre voie de production nous a conduit à utiliser le système enzymatique du cytochrome P-450 présent au sein de champignons filamenteux. Nous avons donc développé un procédé d'oxydation enzymatique de l' Ellipticine en utilisant les souches fongiques Aspergillus alliaceus et Cunninghamella echinulata. Après avoir déterminé les conditions optimales d'extraction des composés puis réalisé le dosage de ces substances par chromatographie sur couche mince et chromatographie liquide, nous proposons un mécanisme réactionnel explicitant l'oxydation du dérivé 9-hydroxylé en plusieurs composés in vitro. De façon à doser ces dérivés oxydés, nous avons mis au point une méthode colorimétrique. Par rapport au procédé décrit dans la littérature, notre méthode permet de réduire le temps de culture nécessaire de moitié pour une production de 9-hydroxy ellipticine doublée sur des cultures effectuées au laboratoire. Les essais réalisés sur un fermenteur "pulsé" d'un nouveau type permettent de diviser par 4 le temps de culture pour une production de 9-hydroxy ellipticine triplée. L'oxydation chimique biomimétique de l'Ellipticine par le "sel de Fremy " conduit à la formation de 9-oxo ellipticine. L'oxydation de l'Ellipticine en position 9 semble donc se faire de façon plus spécifique et dans des conditions plus douces au sein d'un système fongique. La bioconversion de l'Ellipticine en un dérivé 9-hydroxylé, démontrée au laboratoire sur des cultures et appliquée dans un réacteur pulsé, est donc susceptible de remplacer la synthèse chimique. L'étude de préfaisabilité industrielle faite confirme ce résultat.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:41:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:41:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O poli(&epsilon;-caprolactona) (PCL) é um polímero biocompatível e biodegradável, aprovado pelo Food and Drug Administration (FDA) para ser usado como biomaterial. Diversos estudos utilizando sua forma linear ou ramificada têm demonstrado resultados promissores para seu uso no desenvolvimento de dispositivos médicos e em aplicações na área farmacêutica. O objetivo deste trabalho foi utilizar o PCL com estrutura estrelada (PCLE) para obter microesferas biorreabsorvíveis. Primeiramente realizou-se a avaliação das propriedades físico-químicas do PCLE por meio da cromatografia de permeação em gel (GPC), ressonância magnética de prótons (1H-RMN) e carbono (13C-RMN), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e espectrometria por infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR). A avaliação toxicológica do PCLE foi obtida por meio do ensaio de citotoxicidade utilizando células CHO-K1 e o corante vital 5-(3-carboximethoxifenil)-2-(4,5-dimetiltiazolil)-3-(4-sulfofenil) tetrazolium e do acoplador de elétrons fenazine metilssulfato (MTS/PMS). O ensaio de biodegradação foi conduzido em pH 7,4 na presença de lipase a 37 ºC. Após essas análises o PCLE foi utilizado para preparação de esferas por meio de emulsão complexa A/O/A. O PCLE foi caracterizado como um polímero de baixa massa molar, com dispersão de tamanho unimodal e cerca de 68,8 % de suas moléculas apresentaram estrutura estrelada com três braços. Em relação às propriedades térmicas o PCLE apresentou temperatura de fusão de 57,3 ºC e temperatura de transição vítrea de -54,3 ºC. A avaliação da citotoxicidade mostrou que o extrato de PCLE é compatível com o metabolismo celular. As microesferas obtidas a partir do PCLE, por emulsão A/O/A apresentaram polidispersão de tamanho. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP