A insuficiência glótica é uma condição clínica caracterizada pelo fechamento inadequado das pregas vocais durante a fonação ou a deglutição. Nos casos mais leves, os pacientes são geralmente encaminhados para tratamento fonoterápico. Nos casos com sintomas mais importantes ou insucesso na fonoterapia, o tratamento cirúrgico se faz necessário. A melhor abordagem cirúrgica para a insuficiência glótica vem sendo debatida há mais de um século. As injeções laringoplásticas são procedimentos tecnicamente simples e com possibilidade de realização sob regime ambulatorial, no entanto seus resultados não são sempre previsíveis. Esses procedimentos também trazem consigo a possibilidade de rigidez da mucosa vocal por causa da reação inflamatória ao material utilizado. Apesar do crescente interesse por procedimentos ambulatoriais na laringologia e da popularização das injeções laringoplásticas, é sabido que se carece de materiais de melhor qualidade para resultados ainda mais consistentes. O surgimento do biopolímero de cana-de-açúcar (BPCA) e as pesquisas sobre seu uso em outras especialidades médicas apontaram para a possibilidade de que o referido material possa ser adequado ao uso nas injeções laringoplásticas. O presente trabalho foi desenvolvido para estudar a reação inflamatória causada pela injeção do BPCA na prega vocal de coelhos e comparar com a reação causada pela hidroxiapatita de cálcio (HCa). Para tal, foi procedida a injeção de 0,1mL HCa e BPCA na forma de gel nas pregas vocais direita e esquerda, respectivamente, de coelhos machos adultos da raça Oryctolagus cuniculus. Os coelhos foram divididos em dois grupos de 15, os quais foram sacrificados com 3 e 12 semanas. Após o sacrifício, foi feita a remoção e o processamento do material a ser estudado. Nos cortes histológicos foram avaliados os parâmetros de intensidade e composição celular do processo inflamatório, neovascularização, fibrogênese e alterações inflamatórias na mucosa vocal. Observou-se que a HCa e o BPCA desencadearam reação inflamatória por células do grupo linfomononuclear semelhantes em ambos os períodos analisados. A HCa desencadeou uma reação inflamatória por células gigantes intensa em todas as amostras e significativamente mais importante que o BPCA em ambos os períodos estudados. O BPCA apresentou reação inflamatória por células do grupo polimorfonucleares mais intensa do que a HCa apenas 3 semanas após a injeção. Não houve diferença entre as duas substâncias no que concerne à formação de tecido fibroso no leito cirúrgico após 3 e 12 semanas. Houve uma maior neoformação vascular com a injeção de BPCA comparado com a HCa após 3 semanas do procedimento. Não houve diferença estatística nessa variável após 12 semanas. Com relação às alterações inflamatórias da mucosa, não houve diferença significativa entre as substâncias nos três parâmetros estudados: integridade do epitélio, infiltrado inflamatório e presença de fibras colágenas na região submucosa. Conclui-se que, enquanto a HCa desencadeia uma reação inflamatória mediada por células gigantes, mais intensa e duradoura, o BPCA apresenta uma resposta por polimorfonucleares, assim como uma neoformação vascular mais importantes apenas após 3 semanas da injeção. Outros estudos devem ser realizados para avaliar o potencial do uso do BPCA no tratamento da insuficiência glótica / The glottal insufficiency is a clinical condition featured by abnormal closure of vocal folds during the process of phonation or deglutition. In most mild, cases patients are usually referred to speech therapy. In those cases presenting more relevant symptoms or failure in speech therapy, the surgical procedure is mandatory. The best surgical approach for glottal insufficiency has been debated over the past one hundred years. Laryngoplastic injections are technically simple procedures and possible to be performed in an outpatient basis, however their results are not always predictable. Such procedures may also present stiffness in the vocal mucosa due to the inflammatory reaction to the material which has been used. Despite of the fact that the growing interest in outpatient basis procedures in laryngology as well as the popularization of laryngoplastic injections, it is well known the lack of better quality materials for inducing much more consistent results. The arising of sugarcane biopolymer (SCB) along with researches on its use in other medical specialties demonstrated that there is a possibility for adequately using the mentioned material in laryngoplastic injections. The present work has been developed for the purpose of studying the inflammatory reaction which is caused by sugarcane biopolymer (SCB) injected in rabbits vocal folds as well as comparing to that reaction caused by calcium hydroxyapatite (HCa). For this experiment adult male rabbits from the race Oryctolagus cuniculus have been used, thus, 0.1 ml of HCa and of SCB in gel form were injected in their right and left vocal folds respectively. Rabbits have been divided into two groups of 15 each which were sacrificed at 3 and 12 weeks. After sacrifice, the vocal cords were removed and processed in order to be studied. Parameters as intensity and cellular composition in the inflammatory process, neovascularization, fibrogenesis as well as inflammatory alterations of vocal mucosa have been analyzed in histological pieces. It has been observed that HCa and SCB triggered an inflammatory reaction by lymphomononuclear group cells which are similar in the analysis of both periods. HCa triggered an inflammatory reaction by giant cells being intense in all of the samples and significantly more relevant as compared to SCB in the study of both periods. SCB presented an inflammatory reaction by polymorphonuclear group cells which was more intense as compared to HCa in just three weeks after injection. There was no difference between the two substances concerning the fibrous tissue building-up after three and twelve weeks. There was a larger vascular neoformation when injecting SCB as compared to HCa injection three weeks after procedure. There was no statistical difference in such a variable after twelve weeks. In respect of mucosa inflammatory changes, there was no significant difference between the substances by studying those three parameters as follows: epithelial integrity, inflammatory infiltrate and the presence of collagenous fibers in the submucosal region. In conclusion, while HCa triggers an inflammatory reaction mediated by giant cells which is more intense and lasting, SCB in its turn presents a more prevalent response by polymorphonuclear cells as well as by a vascular neoformation just three weeks after injection. Other studies should be done in order to evaluate the potential use of SCB in treating glottal insufficiency

A progesterona é um hormônio esteróide comumente utilizado na sincronização do estro em programas de manejo reprodutivo de bovinos. Sua administração por meio de implantes auriculares compostos de nanopartículas é uma estratégia promissora para a indústria farmacêutica veterinária. Este trabalho foi delineado com o intuito de produzir e estudar a cinética de liberação da progesterona (P4) encapsulada em nanopartículas de polímeros biodegradáveis produzida por meio supercrítico (SAS). Partículas de Poli-hidroxi-butirato e valerato (PHB-V) de três diferentes tamanhos (grupos PHB-V1, PHB-V2 e PHB-V3) e suas combinações com poli-e-caprolactano (PCL; grupos PHB-V1/PCL, PHB-V2/PCL e PHB-V3/PCL) foram impregnadas com P4, pesadas, suspendidas em 10 mL de solução de etanol/água 60:40 (v/v) e colocadas em banho-maria com agitação. Nos tempos 2min; 2h, 4h, 8h, 12h, 24h e 48h foram coletadas amostras de 1 mL. Após centrifugação (2.000 g por 10 min a 37°C) as amostras foram filtradas (0,45µm) e submetidas à análise por LC-MS/MS para quantificação de P4. Foi utilizado um espectrômetro de massas tripo-quadrupolo API-4000 Q TRAP (Applied Biosystems) equipado com fonte e ESI Turbo-V. As análises foram realizadas em modo MRM em modo positivo visando monitorar as transições 315.5>109.1 e 315.5>297.2. Utilizou-se um HPLC Agilent series 1100 para eluição isocrática do analito em metanol/água 50%, em tempo total de corrida de 2,5 min. A curva de calibração foi construída com triplicatas de 1, 5, 10, 25 e 50 ng/mL de P4. A análise estatística incluiu ANOVA e interação (tamanhos de PHB-V e presença/ausência de PCL), considerando o nível de significância de 5%. Observou-se que a associação do PHB-V1/PCL aumentou a quantidade de progesterona liberada em relação ao PHB-V1 isolado. O mesmo efeito foi observado para o grupo PHB-V3/PCL. No entanto, a associação PHB-V2/PCL levou à diminuição na liberação de progesterona em relação ao PHB-V2 isolado. A cinética de liberação diferiu entre os grupos nos diferentes tempos avaliados. Dessa maneira, os resultados demonstram que diferenças de tamanho de nanopartículas de PHB-V e suas associações ao PCL podem afetar a quantidade, bem como a cinética da liberação do fármaco na liberação in vitro usando solvente álcool/água. A utilização do meio super critico para produção da partículas, proporcionou uma carga maior de P4 e alterou a cinética de liberação. / Progesterone is a steroid hormone commonly used in estrus synchronization programs in reproductive management of cattle. His administration through ear implants composed of nanoparticles is a promising strategy for the veterinary pharmaceutical industry. This study was designed with the intent to produce and study the kinetics of release of progesterone (P4) encapsulated in nanoparticles of biodegradable polymers produced using supercritical (SAS). Particles of Poly-hydroxy-butyrate and valerate (PHB-V) of three different sizes (groups V1-PHB, PHB-PHB-V2 and V3) and their combination with poly-e-caprolactano (PCL; groups PHB-V1/PCL , and PHB-V2/PCL PHB-V3/PCL) were impregnated with P4, weighed, suspended in 10 mL of ethanol / water 60:40 (v / v) and placed in a water bath with agitation. In times 2min, 2h, 4h, 8h, 12h, 24h and 48h, samples of 1 mL. After centrifugation (2,000 g for 10 min at 37 ° C) samples were filtered (0.45 mm) and subjected to analysis by LC-MS/MS for the quantification of P4. We used a mass spectrometer tripo-quadrupole API-4000 Q TRAP (Applied Biosystems) equipped with ESI source and Turbo-V. Analyses were performed in MRM mode in positive mode in order to monitor the transitions 315.5> 109.1 and 315.5> 297.2. We used a HPLC Agilent 1100 series isocratic conditions for the analyte in methanol / water 50% in total running time of 2.5 min. The calibration curve was constructed with triplicates of one, five, 10, 25 and 50 ng / ml of P4. Statistical analysis included ANOVA and interaction (sizes of PHB-V and the presence / absence of PCL), considering the significance level of 5%. It was observed that the association of PHB-V1/PCL increased the amount of progesterone released in relation to PHB-V1 isolate. The same effect was observed for the group PHB-V3/PCL. However, the association PHB-V2/PCL led to a decrease in the release of progesterone in relation to isolated PHB-V2. The release kinetics differed between groups in different time periods studied. Thus, the results show that differences in size of nanoparticles of PHB-V and its associations with the PCL can affect the quantity and the kinetics of drug release in vitro release using solvent alcohol and water. The use of super critical means for producing particles, provided a greater burden of P4 and alters the release kinetics.

A torta de mamona é um resíduo gerado da extração de óleo da mamona, que tem potencial para matéria prima para a produção de filmes biodegradáveis. Filmes a base de proteínas têm limitações mecânica. Assim, as propriedades físicas destes materiais biodegradáveis podem ser melhoradas com o uso de agentes químicos, como reticulantes, e de fibras vegetais, como material de reforço. Neste sentido, o objetivo geral desta dissertação foi o desenvolvimento de filmes biodegradáveis à base de proteína extraída da torta da mamona, modificada com glioxal, e reforçados com fibras da polpa de celulose, para emprego na agricultura. Os objetivos específicos foram a avaliação das fibras de celulose em relação ao ganho de umidade, microscopia e estrutura química, e a avaliação do efeito da concentração de fibras sobre as propriedades mecânicas (tração e perfuração), cor, opacidade, brilho, umidade, solubilidade, permeabilidade ao vapor de água, microestrutura, propriedades térmicas, e estrutura química através de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier. As proteínas foram extraídas da torta de mamona em um reator com controle digital de temperatura (50 ºC), de pH (12, com NaOH) e de agitação (400 rpm), com capacidade para 5 Litros. As fibras de celulose foram dispersas em água com agitador de alta rotação. Os filmes foram preparados por desidratação de soluções formadoras de filmes (SFF) com 6g de proteína/100 g de SFF, 5g glioxal/100g de proteína, 30 g de glicerol/100 g de proteína e 0; 2,5; 5; 7,5; 10 e 12,5g de fibras/100 g de proteína. A adição de fibras não mostrou efeito sobre a espessura, umidade, solubilidade em água e permeabilidade ao vapor de água dos filmes. Entretanto, as propriedades mecânicas do material melhoraram em função da concentração de fibras. O acréscimo de fibra provocou aumento na força de perfuração, tensão na ruptura e módulo de elasticidade e diminuição na deformação dos filmes. A adição de fibras também exerceu efeito sobre a cor, opacidade e brilho dos compósitos. Os resultados das análises por microscopia eletrônica de varredura permitiu verificar que as fibras de celulose estavam bem dispersas na matriz do filme, explicando seu efeito sobre as propriedades mecânicas dos filmes. E, as análises por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier corroboraram com esses resultados. O reforço com fibras mostrou-se eficiente e uma excelente alternativa para a produção de filmes a base de biopolímeros. / Castor bean (Ricinus communis L.) cake is a by product of the extraction process of castor oil, which has potential for biodegradable films production. Proteins-based films have mechanical limitations; however it physical properties can be improved with the use of chemical agents, as cross linker, and of vegetal fibers, as reinforcement load. Therefore, the aim of this work was the development of films based on proteins extracted from castor bean (Ricinus communis L.) cake crosslinked with glyoxal and reinforced with cellulose pulp fibers, to be used in agriculture. More specifically, the objectives of this work were the evaluation of cellulose fibers, moisture gain, microstructure and chemical structure, and the evaluation of the effect of fiber content on thickness, moisture content, mechanical properties (by tensile and puncture tests), color, opacity, gloss, solubility in water, water vapor permeability, color, opacity, gloss, microstructure by scanning electron microscopy, and chemical structure by Fourier transform infrared spectroscopy. Proteins were extracted from castor beans cake in a reactor with digital temperature control (50ºC), pH (12, with NaOH) and agitation (400 rpm) with 5L capacity. Cellulose fibers were dispersed in water using a high shear stirrer. Films were prepared by dehydration of film-forming solutions (FFS) with 6g protein/100g FFS, 5g glyoxal/100g protein, 30g glycerol/100g protein and 0; 2.5; 5; 7.5; 10 and 12.5g cellulose fibers/100g protein. Fibers content had no effect on thickness, moisture content, solubility in water and water vapor permeability of films. Nevertheless, the mechanical properties of films were improved as a function of fiber concentration. The increasing in fibers concentration increased puncture force, tensile strength and elastic modulus and decreased films deformation. The addition of fibers also had an effect on color, opacity and gloss of composites. The results of scanning electron microscopy showed that cellulose fibers were well dispersed in the film matrix, explaining their effect on mechanical properties of films. Additionally, analysis by Fourier transform infrared spectroscopy corroborated with these results. Fiber reinforcement was effective and seems to be a great alternative for the production of films based on biopolymers.

A produção de filmes biodegradáveis à base de amido representa um desafio tecnológico, pois estas matrizes são altamente sensíveis à água. Neste sentido, as pesquisas estão sendo realizadas a fim de melhorar as caraterísticas de hidrofobicidade sem afetar a integridade estrutural das matrizes. Dentre os compostos comumente empregados para melhorar as características de filmes biodegradáveis, pode-se mencionar os óleos e ácidos graxos. O óleo de sementes de melancia apresenta alto potencial de aplicação em matrizes filmogênicas, pois além da possibilidade de melhorar as propriedades de barreira, apresenta compostos fitoquímicos com atividade antioxidante, que podem conferir um caráter ativo aos materiais produzidos. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar filmes à base de amido modificado de mandioca e óleo de sementes de melancia. O óleo de sementes de melancia foi extraído por batelada com etanol pressurizado, sob diferentes temperaturas de extração (40, 60 e 80°C) e diferentes comprimentos de leito de extração (L1 = 4,2 cm, L2 = 9,8 cm e L3 = 15,8 cm). A cinética de extração foi matematicamente descrita utilizando-se o modelo de Peleg e os óleos caraterizados quanto à atividade antioxidante. Posteriormente foram testados quatro amidos modificados de mandioca (amido reticulado, AR; amido acetilado, AA; amido não modificado, ANM e amido duplamente modificado, AAR) com a finalidade de selecionar o que apresentasse melhores caraterísticas na produção de filmes quanto ao caráter hidrofóbico. Os filmes foram produzidos pela técnica de casting, utilizando - se concentrações fixas de amido e sorbitol (4 e 1,2 g/100g de solução filmogênica, respectivamente). O caráter hidrofóbico das matrizes foi avaliado pela determinação da solubilidade, grau de inchamento, permeabilidade ao vapor de água e ângulo de contato. Adicionalmente, foram produzidas emulsões através da técnica de Pickering, com diferentes concentrações de óleo e amido e caraterizadas quanto à estabilidade, tamanho de partículas e polidispersidade. A emulsão com maior estabilidade foi incorporada na formulação de filmes à base de AR em concentrações de 0 a 0,5 g de óleo na emulsão/100 g de solução filmogênica. Todos os filmes foram caracterizados quanto às propriedades mecânicas, microscopia, espectroscopia de infravermelho (FTIR), difração de raios X, cor, solubilidade, inchamento, permeabilidade ao vapor de água e ângulo de contato. Os resultados da extração de óleos mostraram rendimentos superiores sob temperaturas de 80°C e melhor atividade antioxidante a 60°C. O modelo de Peleg apresentou um bom ajuste, observando-se coeficientes de correlação altos (R2 > 0,90). A caraterização dos filmes produzidos com diferentes amidos modificados mostrou que o AR formou matrizes com maior ângulo de contato, menor grau de inchamento e maior resistência mecânica. As emulsões com maior de estabilidade foram produzidas com altas concentrações de óleo e amido (15 e 12 g/100 g de emulsão, respectivamente). Os filmes produzidos com incorporação de óleo na forma de emulsão Pickering apresentaram caráter mais hidrofóbico, sendo também alteradas as caraterísticas estruturais com o aumento da concentração de óleo. Os filmes produzidos com a incorporação de óleo em forma de emulsão apresentaram conteúdos de fenólicos totais de 0,19 a 5,68 mg equivalente de ácido gálico/100g de filmes. No entanto, os filmes não apresentaram atividade antioxidante frente ao radical DPPH•. / The production of biodegradable films based on starch represents a technological challenge because these matrices are highly sensitive to water. In this sense, the research is being carried out in order to improve the characteristics of hydrophobicity without affecting the structural integrity of the matrices. Among the compounds commonly used to improve the characteristics of biodegradable films, the oils and fatty acids can be highlighted. The oil of the watermelon seeds presents high potential of application in filmogenic matrices because in addition to the possibility of improving the barrier properties, it presents phytochemical compounds with antioxidant activity, which can impart an active characteristic to the produced materials. In this context, the objective of this work was to develop and characterize films based on modified cassava starch and watermelon oil. The watermelon oil was extracted in batches with pressurized ethanol under different extraction temperatures (40, 60, and 80°C) and different extraction bed lengths (L1 = 4.2 cm, L2 = 9.8 cm, and L3 = 15.8 cm). The kinetics of extraction were mathematically described using the Peleg model and the oils characterized for antioxidant activity. Four modified starches of cassava (reticulated starch, AR, acetylated starch, AA, unmodified starch, ANM, and doubly modified starch, AAR) were then tested in order to select the material with the best hydrophobic characteristics. The films were produced by the casting technique, using fixed concentrations of starch and sorbitol (4 and 1.2 g/100 g of film-forming solution, respectively). The hydrophobic characteristic of the matrices was evaluated by determining the solubility, degree of swelling, permeability to water vapor, and contact angle. In addition, emulsions were produced using the Pickering technique with different concentrations of oil and starch and then, characterized for stability, particle size, and polydispersity. The results of the extraction showed higher yields under temperatures of 80°C and better antioxidant activity at 60°C. The Peleg model presented a good fit, observing high correlation coefficients (R2> 0.90). The characterization of the films produced with different modified starches showed that AR formed matrices with higher contact angle, lower degree of swelling, and higher mechanical resistance. Emulsions with the highest degree of stability were produced with high concentrations of oil and starch (15 and 12 g/100 g of emulsion, respectively). The films produced with oil incorporation in the form of Pickering emulsion presented a more hydrophobic characteristic, and the structural characteristics were also altered with the increase of oil concentration. The films produced with the incorporation of oil in emulsion form presented total phenolic contents of 0.19 to 5.68 mg of gallic acid equivalent/100 g of films. However, the films did not present antioxidant activity against the DPPH• radical.

Os óleos essenciais e a própolis vermelha são reconhecidos pela atividade antimicrobiana e capacidade antioxidante, e têm sido utilizados em filmes à base de biopolímeros como agentes ativos. O objetivo geral desta tese foi o desenvolvimento de filmes à base de gelatina contendo extrato etanólico de própolis vermelha (EEP) e óleo essencial de cravo (OE cravo), de manjericão (OE manjericão) ou de hortelã (OE hortelã), e aplicação na conservação de carne bovina moída. O EEP e OE´s foram caracterizados em relação ao conteúdo de fenóis totais, atividade antioxidante (ABTS e DPPH) e atividade antimicrobiana contra bactérias Gram (+) S. aureus, L. monocytogenes e bactérias Gram (-) E. coli e S. enteritidis. Foram elaborados filmes com diferentes concentrações de OE´s (8 tratamentos) seguindo um delineamento experimental simplex com dois componentes, e quatro filmes controles: gelatina; gelatina e EEP, gelatina e OE cravo, gelatina e OE manjericão. Os filmes foram caracterizados em relação a conteúdo de fenóis, capacidade antioxidante, atividade antimicrobiana, umidade e solubilidade, propriedades mecânicas (tração e perfuração), propriedades óticas e barreira à luz, permeabilidade ao vapor de água (PVA). Também foram realizadas análises por espetroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), por difração de raios x (DXR), por calorimetria diferencial de varredura (DSC), e por microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia de força atômica (AFM). O filme ativo que apresentou melhor atividade antimicrobiana e capacidade antioxidante e os filmes controles, foram acondicionados a 4 °C e 58%UR por quatros semanas para avaliação da estabilidade antioxidante e antimicrobiana. Amostras de carne bovina moída foram recobertas com o filme ativo e filmes controles, e acondicionadas a 4 ± 2 °C por 10 dias, com avaliações nos dias 0, 3, 7 e 10 de parâmetros cromáticos, índice de peróxidos (IP) e atividade antimicrobiana frente a coliformes totais, aeróbios mesófilos e S. aureus. Observou-se que o EEP apresentou capacidade antioxidante e atividade antimicrobiana, dependentes do tratamento de extração. Foram adicionados no filme de gelatina o EO cravo e OE manjericão por apresentarem atividade antimicrobiana e capacidade antioxidante maior que OE hortelã. A adição de EEP e OE´s na matriz de gelatina proporcionou um aumento no conteúdo de fenóis totais nos filmes. As propriedades mecânicas foram alteradas com a adição dos OE´s e propriedades óticas e barreira a luz UV-Vis pela adição de EEP. A umidade, solubilidade, PVA não foram modificadas drasticamente com a adição dos compostos ativos. Propriedades térmicas, cristalinidade e os resultados das análises espectrofotométricas FTIR apresentaram discretas modificações. O filme ativo e filmes controles diminuíram o crescimento microbiano nas amostras de carne bovina moída comparado com à amostra controle, além de apresentar diminuição no IP ao longo do tempo. Pode-se concluir que a adição de EEP e OE´s melhorou algumas propriedades físicas, além de conferir atividade antimicrobiana e antioxidante aos filmes de gelatina que podem ser aplicados na conservação de alimentos de baixa ou intermediária umidade e susceptíveis à oxidação lipídica. / Essential oils and red propolis are recognized by its antimicrobial activity and antioxidant capacity, and have been used in films based on biopolymers as active agents. The general objective of this thesis was the development of gelatin-based films added with red propolis ethanolic extract (EEP) and essential oil of clove (OE clove), basil (OE basil) and mint (OE mint), and its application for conservation of ground beef. The EEP and OE\'s were characterized in relation to the total phenol content, antioxidant capacity (ABTS and DPPH) and antimicrobial activity against Gram (+) bacteria S. aureus, L. monocytogenes and Gram (-) bacteria E. coli and S. enteritidis. Films with different concentrations of EO clove and EO basil (8 treatments), following a simplex experimental design with two components, and four control films were prepared: gelatin, gelatin and EEP, gelatin and OE clove, gelatin and OE basil. The films were characterized in relation to phenols content, antioxidant capacity, antimicrobial activity, moisture and solubility, mechanical properties (tensile strength and puncture tests), optical properties and light barrier, water vapor permeability (WVP). Moreover, analyses were performed by fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), by X-ray diffraction (DXR), by differential scanning calorimetry (DSC), and by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The active film that showed better antimicrobial and antioxidant capacity and controls films were stored at 4 °C and 58% RH for four weeks to evaluate antioxidant and antimicrobial stability. Ground beef were coated with active film and controls films and conditioned at 4 ± 2 ° C for 10 days, with evaluations on days 0, 3, 7 and 10 of the color parameters, peroxide value (PV) and antimicrobial activity against total coliforms, aerobic mesophiles and S. aureus. The EEP presented antioxidant capacity and antimicrobial activity, depending on the extraction treatment. OE clove and OE basil were added to the gelatin film because they presented antimicrobial activity and antioxidant capacity higher than OE mint. The addition of EEP and OE\'s in the gelatin matrix provoked an increase in the content of total phenols in films. The mechanical properties were altered with the addition of OE\'s and optical properties and UV-Vis light barrier by addition of EEP. The moisture, solubility, PVA did not change strongly with the addition of the active compounds. Thermal properties, crystallinity and FTIR spectrophotometric results presented slight modifications. The active film and control films decreased the microbial growth in ground beef samples compared to the control sample, besides showing decrease in the PV over time. It can be concluded that the addition of EEP and OE\'s improved some physical properties, besides conferring antimicrobial and antioxidant activity to the gelatin films that can be applied in the preservation of foods of low or intermediate moisture and susceptible to lipid oxidation.

Diversos biomateriais podem ser aplicados como suportes na imobilização de células totais de fungos filamentosos ou enzimas isoladas, visando a manutenção e o prolongamento da atividade enzimática em processos biocatalíticos. Exemplos promissores de biomateriais são a fibroína da seda e o alginato de sódio. A fibroína é um material protéico com alta estabilidade térmica, elasticidade, resistência à tensão, não sofre ataque microbiano, baixo custo de purificação e alta tenacidade, o alginato é um biopolímero versátil, devido a suas propriedades gelificantes em soluções aquosas. Assim, neste trabalho empregou-se micélios do fungo derivado de ambiente marinho, Penicillium citrinum CBMAI 1186, livres e imobilizados em biopolímeros (fibra de algodão, fibra de fibroína da seda e fibra de paina) na biorredução quimiosseletiva, regiosseletiva e enantiosseletiva da ligação α,β-C=C de enonas α,β-, α,β,γ,δ- e di-α,β-insaturadas previamente sintetizados pela a reação de condensação aldólica. Foi possível a utilização do fungo P. citrinum CBMAI 1186 na redução quimiosseletiva, regiosseletiva e enantiosseletiva da ligação dupla carbono-carbono de sistemas α,β-insaturados. A imobilização do fungo P. citrinum CBMAI 1186 em biopolímeros (algodão, fibroína da seda, paina e quitosana) permitiu a prolongamento da atividade celular do fungo. O protocolo desenvolvido foi capaz de obter compostos até então descritos apenas por síntese clássica. Também foi realizado reações de resolução enzimática de derivados de haloidrinas por diferentes lipases microbianas de: Pseudomonas fluorescens, Candida cylindracea, Rhizopus niveus e Aspergillus niger. A lipase de P. fluorescens foi imobilizada em esferas de fibroína do bicho da seda (método 1, via adsorção) e em blenda com alginato de cálcio (método 2, via encapsulação) em diferentes condições, tais como, variação de solvente, variação da quantidade de enzima imobilizada e tempo de reação. As condições otimizadas foram empregadas em diferentes haloidrinas, rendendo elevados excessos enantioméricos (ee > 99%) e alta razão enanantiomérica (E > 200) para os produtos acetilados. Foi possível desenvolver um protocolo simples, barato e prático para a síntese enantiosseletiva de haloidrina reforçando a versatilidade da fibroína e do alginato como suportes de imobilização para catalisadores heterogêneos. Também foi possível utilizar a lipase imobilizada (método 2) na reação de transesterificação para obtenção do biodiesel etílico. As melhores condições para o bom funcionamento do biocatalisador foram: 30% do biocatalisador, 20% de n-hexano, relação óleo e etanol de 1:4 a 32 ºC por 48 h em agitação magnética (400 rpm). Essas condições permitiram a formação de 42% de rendimento do biodiesel etílico. O biocatalisador apresentou algumas limitações reacionais, tais como, fragilidade frente a elevadas temperaturas (> 32 ºC) e prolongado tempo de agitação magnética. Porém, permaneceu apto no meio por 4 ciclos consecutivas. Conclui-se que os biomateriais (fibroína, alginato e quitosana) podem ser utilizados como alternativas versáteis na imobilização de micélios de fungos filamentoso e de enzimas isoladas para aplicações em biocatalíticas. / Various biomaterials have been used as matrices for immobilization of whole filamentous fungi or isolated enzymes in order to maintain and extend enzyme activity in biocatalytic processes. Promising examples of biomaterials include silk fibroin and sodium alginate. Fibroin is a protein with high thermal stability, elasticity, and tensile strength; the ability to resist microbial attacks; and low purification costs. Owing to its gelling properties in aqueous solutions, alginate is a versatile biopolymer. In this work, we used the mycelia of a marine fungus, Penicillium citrinum CBMAI 1186, in the free form as well as immobilized in biopolymers (cotton fiber, silk fibroin, and kapok fiber) for the chemoselective, regioselective, and enantioselective bioreduction of the α,β-C=C bond of unsaturated α,β-, α,β,γ,δ-, and di-α,β-enones previously synthesized by aldol condensation. P. citrinum CBMAI 1186 successfully performed chemoselective, regioselective, and enantioselective reduction of the double carbon-carbon bond in unsaturated α,β-systems. Immobilization of P. citrinum CBMAI 1186 in biopolymers (cotton, silk fibroin, kapok fiber, and chitosan) prolonged the biocatalytic activity of the fungus. This protocol could be used to obtain compounds that have until now only been produced using classic synthesis methods. Enzymatic resolution of derivatives of halohydrins by lipases from Pseudomonas fluorescens, Candida cylindracea, Rhizopus niveus, and Aspergillus niger was also carried out. P. fluorescens lipase was immobilized in silk fibroin spheres (method 1, via adsorption) and in a calcium alginate blend (method 2, via encapsulation) under different conditions, i.e., different solvents, quantity of immobilized enzyme, and reaction time. The optimized conditions were used to resolve different halohydrins, and the acetylated products were obtained at high enantiomeric excess (ee > 99%) and high enantiomeric ratio (E > 200). A simple, inexpensive, and convenient protocol was developed for the enantioselective synthesis of halohydrins. The results highlight the versatility of fibroin and alginate as immobilization matrices for heterogeneous catalysts. The lipase immobilized by method 2 was also used in a transesterification reaction to obtain ethyl biodiesel. The optimum conditions for biocatalysis were: 30% biocatalyst, 20% n-hexane, and oil-to-ethanol ratio of 1:4 at 32°C for 48 h on a magnetic stirrer (400 rpm). Under these conditions, the yield of ethyl biodiesel reached 42%. Biocatalysts have some limitations, such as low stability at temperatures > 32°C and prolonged time of magnetic stirring. However, the catalysts remained active for 4 consecutive cycles. In conclusion, biomaterials (fibroin, alginate, and chitosan) can be used as versatile alternatives for immobilization of fungal mycelium and isolated enzymes for use in biocatalysis.

Poli-hidroxialcanoatos (PHA) são poliésteres naturais, acumulados por muitas bactérias sob condições de estresse nutricional, que atuam como reserva de carbono e energia. No Brasil, o bagaço de cana-de-açúcar é um importante resíduo lignocelulósico que ainda contém açúcares, podendo servir como precursores de outros produtos como os PHA. Em mistura de açúcares, diversas bactérias consomem preferencialmente a glicose depois os outros açúcares. Esta resposta é denominada repressão catabólica (RC). Neste trabalho foram estudadas estratégias pra reduzir o processo de RC, para que os açúcares em mistura sejam consumidos simultaneamente e inserir genes que permitam a síntese de polihidroxialcanoatos (PHA) em E. coli VH33 e W3110. O meio M9 sem suplementação foi selecionado e foi utilizado em ensaio de acúmulo em biorreator. Neste ensaio a linhagem mutante VH33 pSK-::phaCABCn chegou a acumular um pouco mais de 27% de sua biomassa seca em forma de PHA. Ao fazer a análise de fluxos metabólicos foi observado que a linhagem já estava em sua capacidade máxima teórica. Nestes ensaios a repressão catabólica ainda estava presente. Foram realizados ensaios em biorreator com hidrolisado do bagaço de cana- de- açúcar, porém a bactéria não foi capaz de crescer. / Polyhydroxyalkanoates (PHA) are natural polyesters accumulated by many bacteria under nutritional stress conditions; with the role of as carbon and energy sources. In Brazil, the sugarcane bagasse is an important lignocellulosic crop that can be used as precursors for other products, for instance, PHAs. E. coli are capable to select, in a mixture of sources of carbon, that promotes the best bacterial growth rate. This phenomenon is known as catabolite repression (CR). The aim of this work is to create strategies to reduce the repression catabolite process. During this project, sugar mixtures have been simultaneously consumed. Genes were inserted in E. coli VH33 and the wild type W3110. The M9 medium without supplementation was selected and used to accumulate bioreactor assay. The mutant strain VH33 pSK-::phaCABCn accumulated up to 27% of PHA. In the metabolic flux analysis, it was observed that LFM 862 strain was already in the theoretical maximum capacity. The catabolic repression was practically abolished in this assay. Bioreactor assays were made using sugarcane hydrolysate, but the strain was not capable to grow.

Os plásticos, polímeros geralmente derivados de petróleo com características bastante atraentes e valor baixo estão presentes em quase todos os objetos produzidos pelos homens, desde consumo doméstico até produtos de alta tecnologia. Em 2015, aproximadamente 320 milhões de toneladas de plásticos foram produzidas e a estimativa é que este consumo continue aumentando até 2020. No entanto, cerca de 60% do que é produzido, são plásticos não biodegradáveis, os quais são persistentes ambientalmente, afetando negativamente diversos seres vivos, inclusive os seres humanos. Diante deste cenário, e como alternativa ambientalmente correta, podemos fazer uso de biopolímeros, em especial o polihidroxibutirato (PHB). O PHB é um homopolímero biodegradável, biocompatível e possui características similares às do polipropileno, podendo servir como potencial substituto a esse polímero derivado de petróleo. No entanto, o PHB ainda não está difundido no nosso cotidiano, porque apresenta alto custo de produção e purificação, principalmente devido aos substratos utilizados, que na maioria das vezes são açúcares e chegam a representar 30% do preço final do produto. Visando diminuir o preço de produção, o objetivo deste trabalho é produzir o PHB utilizando bactérias metilotróficas, isoladas de ambiente estuarino e capazes de consumir metanol. Após isolamento seletivo, duas bactérias do gênero Methylobacterium sp. foram isoladas e identificadas por biologia molecular e espectrometria de massas (MALDI-TOF). A produção de PHB foi estudada em frascos agitados sem quaisquer ajustes de condições físico-químicas por um período de 168 horas sob 28 ºC e 180 RPM em agitador orbital de bancada e também em biorreator sob 28 °C, 180 RPM e pH 7,0 durante 96 horas. Os melhores resultados foram obtidos por M. extorquens sem ajuste de condições físico-químicas, tendo atingido produtividade do produto de 125 mg.L-1 e acúmulo de 30% de PHB em biomassa. M. rhodesianum obteve produtividade do produto de 38 mg.L-1 em seu melhor resultado, porém é uma produtora em potencial de polietileno glicol a partir de metanol. / Plastics, usually petroleum-derived polymers that have attractive characteristics and low price, are present in literally almost all products produced by humans. They are present since from home consuming to high technology products. In the year of 2015 approximately 320 million tons of plastics were produced and is estimate this consumption will continue to increase until 2020. However, about 60% of this production is non-biodegradable plastics, which makes them environmentally persistent, affecting negatively several living beings including humans. Considering this scenario, and as an environmentally correct alternative, we can make use of biopolymers, especially polyhydroxybutyrate (PHB). PHB is a biodegradable, biocompatible homopolymer and has characteristics similar to those of polypropylene, which may serve as a potential substitute for this petro derivative polymer. However, PHB is still not widespread in our daily lives, once has a high cost of production and purification, mainly due to the substrates used, which in most cases are sugars, and they can represent 30% of the final price of the product. In order to decrease the price of production, this work aims to produce PHB using methylotrophic bacteria, isolated from an estuarine environment and capable of consuming methanol. After a selective isolation, two bacteria of the genus Methylobacterium sp. were isolated and identified by molecular biology and mass spectrometry (MALDI-TOF). PHB production was studied in shake flasks without any physical-chemical adjustments for a 168 hour period under 28 ºC and 180 RPM in a rotary shaker and also in bioreactor under 28 °C, 180 RPM and pH 7.0 for 96 hours. The best results were obtained by M. extorquens without adjustment of physical-chemical conditions, reaching a product productivity of 125 mg.L-1 and accumulation of 30% of PHB in biomass. M. rhodesianum obtained product productivity of 38 mg.L-1 at its best result, but is a potential producer of polyethylene glycol from methanol.

Os Polihidroxialcanoatos (PHAs) são poliésteres naturais, acumulados por diversos microorganismos como reserva de carbono e energia, sendo hoje considerados a melhor alternativa para o plástico tradicional, devido às suas propriedades biodegradáveis e biocompatíveis. Escherichia coli é considerada um hospedeiro ideal para a produção de PHAs, devido a várias vantagens sobre outros microrganismos. Linhagens de Escherichia coli foram avaliadas com o intuito de escolher aquela que apresentasse as melhores características como hospedeira dos genes envolvidos na produção dos PHAs. A linhagem E. coli LS5218 apresentou os melhores resultados de consumo das diferentes fontes de carbono avaliadas, assim como as melhores velocidades de crescimento. Esta linhagem tem a capacidade de produzir, além do P3HB, o copolímero P3HB-co-3HV. Os resultados obtidos a partir dos cultivos em frascos agitados demonstraram que a linhagem E. coli LS5218 consegue produzir P3HB, correspondendo a cerca de 40% da massa seca celular. A limitação do crescimento nos cultivos em biorreator, mediante o controle da velocidade de alimentação da fonte de carbono e nitrogênio, favoreceu a síntese e acúmulo do polímero. A análise de fluxos metabólicos indicou que existe uma considerável perda de carbono na forma de CO2, devido ao suprimento de NADPH pela isocitrato desidrogenase. A análise de modos elementares aponta que, para se atingir desempenhos melhores, o fluxo na via das pentoses deveria ser aumentado significativamente, de forma a que todo o NADPH para biossíntese de P3HB fosse suprido por essa via, e, que o fluxo no ciclo de Krebs deveria ser o menor possível, suprindo apenas a demanda de precursores para a biossíntese de biomassa residual. Finalmente, foi possivel obter, embora em pequenas quantidades, acúmulos do copolimero a partir de E. coli LS5218 expressando os genes de C. necator. A partir destes resultados, fica evidente que a utilização da linhagem LS5218 é interessante sob o ponto de vista industrial, devido ao fato de ela utilizar eficientemente fontes de carbono, e ter a capacidade de acumular o P3HB e seu copolímero P3HB-co-3HB. / The Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are natural polyesters accumulated by several microorganisms as a source of carbon and energy, now considered as the best alternative to the traditional plastic due to their biocompatible and biodegradable properties. Escherichia coli is considered an ideal host for the production of PHAs, due to several advantages over other microorganisms. Escherichia coli strains were evaluated in order to choose the one that presented the best characteristics as a host of genes involved in the production of PHAs. The strain E. coli LS5218 showed the best results in terms of consumption of different carbon sources being tested and the best growth rates. This strain has the ability to produce the P3HB and additionally, the copolymer P3HB-co-3HV. The results from the cultivation in shaked flasks showed that the strain E. coli LS5218 can produce P3HB, corresponding to 40% approximatelly of the dry cell mass using glucose as carbon source. Limiting the growth of cultures in a bioreactor by controlling the feeding speed of the carbon and nitrogen source, favored the synthesis and accumulation of the polymer. Analysis of the metabolic flux indicated that a considerable loss of carbon in the form of CO2 due to NADPH supply by the isocitrate dehydrogenase. Elemental analysis shows that to achieve better performance, the flow of the pentose pathway should be substantially increased, in order to all the NADPH for the biosynthesis of P3HB can be supplied by this pathway and that the flow in the Krebs cycle should be as small as possible, only to supply the demand of precursors for the biosynthesis of residual biomass. Finally, it was possible to obtain, although in small quantities, accumulation of the copolymer using E. coli LS5218 expressing the genes of C. necator. From these results it is evident that the use of LS5218 strain is interesting from the industrial point of view due to the fact of efficiently utilize carbon sources and have the capacity of accumulate the P3HB and its copolymer P3HB-co-3HB.

Polihidroxialcanoatos (PHA) são biopolímeros naturalmente produzidos e acumulados por diversos organismos, como bactérias, archaeas e alguns eucariontes, como fungos e leveduras. São materiais termoplásticos, biodegradáveis, biocompatíveis e podem ser produzidos a partir de fontes renováveis, exibindo grande potencial para substituir plásticos produzidos a partir de recursos não renováveis. Copolímeros híbridos de PHA, que podem ser formados por monômeros de cadeia curta e média, como P(3HASCL-co-3HAMCL), apresentam características físico-químicas diferenciadas, semelhantes às dos plásticos derivados de petróleo, sendo por isso interessantes para a indústria de materiais. A PHA sintase é considerada a enzima chave na síntese de PHA, responsável por catalisar a polimerização de diferentes monômeros de (R)-hidroxiacil-CoA, influenciando a composição monomérica do polímero formado. Sistemas de recombinação baseados em transposons bacterianos são explorados como ferramentas moleculares para inserção de sequências gênicas no cromossomo de bactérias Gram-negativas. Por exemplo, elementos mini-Tn7 podem ser prontamente transferidos para a construção de cepas recombinantes. No presente trabalho, é apresentada a construção de diferentes linhagens recombinantes a partir de Pseudomonas sp. LFM 046 e LFM 461, portando em seus cromossomos genes de PHA sintase de Ralstonia eutropha, Aeromonas hydrophila ou Aeromonas sp. TSM 81. Clones candidatos foram triados quanto a inserção das sequências de interesse em seu cromossomo, sendo os positivos avaliados em relação à capacidade de produção de PHA em ensaios em agitador rotativo, com glicose como única fonte de carbono. Um dos recombinantes obtidos se mostrou produtor do copolímero P(3HB-co-3HO-co-3HD), acumulando aproximadamente 2 % de sua massa seca celular na forma de PHA. / Polyhydroxyalkanoates (PHA) are biopolymers naturally produced and accumulated by many organisms such as bacteria, archaeas and some eukaryotes, such as fungi and yeasts. As thermoplastics, biodegradable, biocompatible and possibly made from renewable resources, they exhibit great potential to replace oil-derived plastics. Hybrid PHA copolymers can be formed by short and medium-chain monomers, P(3HASCL-co-3HAMCL), and present industry desired physicochemical properties, becoming similar to conventional oil-based plastics. PHA synthase is the key enzyme in PHA biosynthesis, responsible for catalyzing the polymerization of (R)-hydroxyacyl-CoA molecules, influencing polymer monomeric composition. Tn7-based recombination strategies represent powerful molecular tolls designed for gene delivery in Gram-negative bacteria, as mini-Tn7 elements can be readily transferred to recombinants production. In this work, its presented the constructions of recombinant Pseudomonas strains harboring PHA synthase genes from Ralstonia eutropha and Aeromonas strains in specific sites of its chromosome, and the production of P(3HB-co-3HO-co-3HD). Obtained clones were screened to confirm chromosomic insertion of the phaC sequences. Positive clones PHA production and composition were evaluated in shaken-flasks assays using glucose as the only carbon source. One of the constructed recombinants accumulated P(3HB-co-3HO-co-3HD), corresponding about to 2 % of its Cell Dry Weight as PHA.