Made available in DSpace on 2016-07-18T17:53:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soraia.pdf: 476391 bytes, checksum: 291042d1569afa2b16dd7b6c72516724 (MD5) Previous issue date: 2013-10-18 / Chromium (Cr) is a relatively common element and occupies the 21st position in the index most commonly occurring elements in the earth´s crust, occurring in nature in various combinations with other substances, may be in the form of ions with valence 0 + 2, +3 or +6. The Cr +3 (III) is considered an essential element for human and animal metabolism in small quantities, inert and stable in the environment, while the +6 Cr (VI) is very unstable, toxic and carcinogenic to a wide variety of occupational and contaminant organisms and water and food. It is estimated that tens of thousands of people are exposed to chromium VI worldwide, leading to toxic effects by inducing free radicals by the reduction of chromium in the presence of cellular reductants and interaction between free radicals and membrane proteins and intracellular modifying the processes of absorption and secretion of various substances. Some live microorganisms, called probiotics, showed antioxidant activity and scavenging of free radicals, which can minimize or prevent the toxic effect of contaminants, for their beneficial effect on human and animal health. The term probiotic is of Greek origin and means "for life" being defined as "live microorganisms administered in adequate amounts, confer health benefits to the host", besides acting in the prevention of cancer in the modulation of allergic reactions in improving health and blood lipid levels. Thus, the aim of this study was to evaluate different doses of potassium dichromate, with or without probiotic on the parameters: nutritional performance and glycemic, lipid, renal and hepatic profiles in Wistar rats. / O crômio (Cr) é um elemento relativamente comum e ocupa a 21a posição no índice de elementos que ocorrem mais comumente na crosta terrestre, ocorrendo na natureza em várias combinações com outras substâncias, podendo apresentar-se na forma de íons com valência 0, +2, +3 ou +6. O Cr +3 (III) é considerado um elemento essencial para o metabolismo humano e animal em pequenas quantidades, inerte e não instável no ambiente, enquanto que o Cr +6 (VI) é muito instável, tóxico e carcinogênico para uma grande variedade de organismos e ocupacionalm e contaminante da água e alimentos. Estima-se que dezenas de milhares de pessoas estão expostas ao crômio VI em todo o mundo, provocando efeitos tóxicos através da indução de radicais livres pela redução do crômio, na presença de redutores celulares e a interação dos radicais livres com as proteínas da membrana e intracelulares, modificando os processos de reabsorção e secreção de diferentes substâncias. Alguns microorganismos vivos, denominados de probióticos, mostraram atividade antioxidante e captadora de radicais livres, o que pode minimizar ou impedir o efeito tóxico de contaminantes, pelo seu efeito benéfico sobre a saúde humana. O termo probiótico é de origem grega e significa "para a vida" sendo definidos como "microrganismos vivos, administrados em quantidades adequadas, que conferem benefícios a saúde do hospedeiro", além de atuar na prevenção de câncer, na modulação de reações alérgicas, na melhoria da saúde e nos níveis sanguíneos de lipídeos. Dessa forma, o objetivo do presente trabalho foi o de avaliar diferentes doses de dicromato de potássio, com ou sem probiótico, sobre os parâmetros: desempenho nutricional e perfis glicêmico, lipídico, renal e hepático em ratos Wistar.

Orientador: Marcos Ferreira Minicucci / Coorientador: Ana Lúcia Gut / Resumo: O estresse oxidativo é reconhecido como característica fundamental da sepse e pode ser uma via comum para o desenvolvimento da lesão renal aguda (LRA). Alguns biomarcadores para a detecção precoce da LRA tem sido estudados, no entanto, apesar da importância no combate ao estresse oxidativo, a atividade da superóxido dismutase 1 (SOD1) ainda não foi avaliada na LRA em pacientes críticos. Nosso objetivo foi avaliar a atividade eritrocitária da SOD1 como preditora de LRA em pacientes com choque séptico. Este é um estudo prospectivo observacional que avaliou 175 pacientes consecutivos, maiores de 18 anos e com choque séptico na admissão na Unidade de Terapia Intensiva (UTI). Foram excluídos 43 pacientes. Assim, 132 pacientes foram incluídos no estudo. Nas primeiras 24 horas da admissão dos pacientes, foram coletados os dados demográficos e amostras de sangue para determinação da atividade eritrocitária da SOD1 e da concentração do malondialdeído (MDA). Todos os pacientes foram acompanhados durante a internação na UTI e o desenvolvimento da LRA foi avaliado. Além disso, também foram avaliados 17 indivíduos controle. A média de idade dos pacientes com choque séptico foi 63,2 ± 15,7 anos, 53% eram homens e a mediana do tempo de internação na UTI foi de 8 (4- 16) dias. Aproximadamente 51% dos pacientes desenvolveram LRA durante a internação na UTI. A mediana da atividade eritrocitária da SOD1 foi 2,92 (2,19- 3,92) U/mgHb. Quando comparado com os indivíduos controle, os pacientes com ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Oxidative stress is recognized as a fundamental characteristic of sepsis and may be a common pathway for the development of acute kidney injury (AKI). Some biomarkers for early detection of AKI have been studied, however, despite the importance in combating oxidative stress, the activity of superoxide dismutase 1 (SOD1) has not been evaluated in AKI in critically ill patients. Our objective was to evaluate erythrocyte SOD1 activity as predictor of AKI in patients with septic shock. This is a prospective observational study that evaluated 175 consecutive patients over the age of 18 years with septic shock upon Intensive Care Unit (ICU) admission. Forty-three patients were excluded. Thus, 132 patients were enrolled in the study. In the first 24 hours of the patients' enrollment, demographic information was recorded and blood samples were taken to determine the erythrocyte SOD1 activity and the concentration of malondialdehyde (MDA). All patients were followed throughout the ICU stay, and the development of AKI was evaluated. In addition, we also evaluated 17 control subjects. The mean age of patients with septic shock was 63.2 ± 15.7 years; 53% were male, and the median ICU stay was 8 (4-16) days. Approximately 51% of patients developed AKI during the ICU stay. The median erythrocyte SOD1 activity was 2.92 (2.19-3.92) U/mg Hb. When compared to control subjects, septic shock patients had a higher serum MDA concentration [shock group: 1.4 (0.8-2.2) µmol/L vs control group: 0.8 (0.5-1.1) µmol/L; p: 0.003] and lower erythrocyte SOD1 activity [shock group: 2.9 (2.2-3.9) U/mgHb vs control group: 4.4 (3.3-4.7) U/mgHb; p: 0.001]. In univariate analysis, erythrocyte SOD1 activity was lower in patients who developed AKI. The ROC curve analysis revealed that lower erythrocyte SOD1 activity was associated with AKI development at the cutoff of < 3.32 U/mg Hb. In the logistic regression... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Daniel Galera Bernabé / Resumo: O estresse crônico aumenta os níveis sistêmicos dos hormônios do estresse norepinefrina e cortisol. Assim como o carcinógeno específico do tabaco NNK (4-(metilnitrosamina)-1-(3-piridil)-1-butanona), estes hormônios podem induzir danos expressivos no DNA, o que contribui para o desenvolvimento do câncer. No entanto, é desconhecido se os hormônios do estresse possuem efeitos genotóxicos em queratinócitos de boca. Este estudo investigou os efeitos dos hormônios do estresse sobre o dano no DNA de uma linhagem celular de queratinócitos humanos de boca (NOK-SI). Células NOK-SI estimuladas com norepinefrina ou cortisol apresentaram maior dano no DNA que as células não tratadas. O dano induzido pela norepinefrina foi revertido pelo pré-tratamento das células com um beta-bloqueador. Células tratadas com NNK combinado à norepinefrina apresentaram níveis reduzidos das caspases 3 e 7. O cortisol também reduziu a atividade das enzimas pro-apoptóticas em relação às células não estimuladas. O dano no DNA promovido pelo NNK e cortisol e pela combinação de ambos levou ao acúmulo de γH2AX intracelular. Os efeitos causados pelo NNK e cortisol foram bloqueados com propranolol e com o antagonista do receptor de glicorcorticoide RU486, respectivamente. As quebras no DNA induzidas pela norepinefrina, na presença ou ausência de NNK, resultaram em maiores níveis celulares de 8OHdG. Este efeito também foi induzido via receptores beta-adrenérgicos. Os hormônios do estresse induzem danos no DNA de quera... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Chronic stress increases the systemic levels of stress hormones norepinephrine and cortisol. As well tobacco-specific carcinogen NNK (4-(methylnitrosamine)-1-(3-pyridyl)-1-butanone), they can induce expressive DNA damage contributing to the cancer development. However, it is unknown whether stress hormones have genotoxic effects in oral keratinocytes. This study investigated the effects of stress hormones on DNA damage in a human oral keratinocyte cell line (NOK-SI). NOK-SI cells stimulated with norepinephrine or cortisol showed higher DNA damage than untreated cells. Norepinephrine-induced DNA damage was reversed by pre-treatment with beta-adrenergic blocker propranolol. Cells treated with NNK combined to norepinephrine displayed reduced levels of caspases 3 and 7. Cortisol also reduced the activity of pro-apoptotic enzymes. DNA damage promoted by NNK or cortisol and carcinogen combined to the hormone led to intracellular γH2AX accumulation. The effects caused by NNK and cortisol were abolished by propranolol and glucocorticoid receptor antagonist RU486, respectively. DNA breaks induced by norepinephrine in the presence or absence of NNK resulted in higher 8OHdG cellular levels. This effect was also induced through beta-adrenergic receptors. Stress hormones induce DNA damage of oral keratinocytes and could contribute to oral carcinogenesis. / Doutor

A conversão enzimática da sacarose pela ação sucessiva da invertase e da glicose oxidase (GOD), permite obter produtos de maior valor agregado, a saber, frutose e o ácido glicônico, dois produtos de amplo uso na indústria farmacêutica, alimentícia e química. Foi estudada a aplicação da invertase imobilizada em resinas aniônicas do tipo Dowex&#174; (um copolímero de poliestireno-divinilbenzeno) sobre a hidrólise da sacarose bem como a oxidação da glicose pela glicose oxidase solúvel ou imobilizada no mesmo suporte em separado (sistema bifásico), utilizando-se um reator de membrana acoplado à membrana de ultrafiltração (100kDa) ou de microfiltração (5&#181;m). Posteriormente, avaliou-se o desempenho de ambas as formas de enzimas, solúveis ou imobilizadas num sistema monofásico empregando o mesmo reator. A bioconversão executada em sistema bifásico permitiu a obtenção de xarope de frutose da ordem de 70% através da separação de glicose e frutose utilizando-se a resina catiônica 50W:8-100. O rendimento de 96,6% e 67,4% para as formas solúveis e imobilizadas respectivamente foram obtidas em sistema monofásico. O não desprendimento das enzimas dos suportes viabilizou o uso da membrana de microfiltração, trazendo vantagens à operação de biorreator com membrana. / The enzymatic conversion of sucrose through a successive action of invertase and glucose oxidase (GOO) allows the obtainment of products with higher commercial value, fructose and gluconic acid, which are widely used in pharmaceutical, food and chemical industries. Invertase and GOO immobilized on Dowex&#174; anionic resin (a polystyrene divinylbenzene copolymer) as well as soluble GOD were used in a membrane bioreactor (MS) for sucrose hydrolysis and glucose oxidation. The MB was coupled with a UF-membrane (100kDa) or a MF-membrane (5&#181;m). The bioconversion was conducted in two steps (biphasic system) as well as in one step (monophasic system). The bioconversion operated in a biphasic system permitted obtaining a fructose syrup with a concentration of about 70% through a separation of glucose and fructose using a cationic resin, 50W:8-100. As for the monophasic system, the yield of 96.6% and 67.4% for soluble and immobilized forms were attained respectively. No leakage of the enzymes from the support allowed the use of a microfiltration membrane, adding advantages to the membrane bioreactor operation.

A soja geneticamente modificada tolerante ao herbicida glifosato foi testada em ensaio nutricional. A qualidade protéica da soja foi avaliada durante 14 dias de experimento com ratos machos tipo Wistar recém desmamados. Além de um grupo controle aproteico, quatro dietas testadas continham cerca de 10% de proteínas de diferentes fontes: caseína, soja comercial, soja parental e soja GM. Resultados similares entre os grupos demonstraram o baixo aproveitamento da proteína ingerida, conforme esperado para todas as dietas com soja não suplementadas com metionina e expressos pelos valores de PDCAAS. As análises hematológicas realizadas demonstraram a síntese comprometida de células eritrócitárias e imunológicas nos mesmos grupos experimentais. Este comportamento fisiológico dos animais indica que a ingestão da variedade GM não causou diferença significativa no desenvolvimento dos animais entre as três amostras de soja ensaiadas e tampouco foram observados efeitos adversos em órgãos dos animais e nos parâmetros químicos analisados. / A glyphosate tolerant soybean obtained by genetic modification was tested on a nutritional essay. The quality of the soy protein was assessed by a 14-day long experiment with Wistar male rats, three weeks old. Besides the control free protein group, four different diet groups containing about 10 % protein were pooled out: casein, commercial, parental and GM soybeans. Similar results showed the regular low biological value of the consumed soy proteins not supplemented by methionine displayed by PDCAAS values. The hematological analysis pointed to a commitment of the synthesis of erythrocytic and immunologic cells at the experimental soy groups. The overall behavior of the animals indicate the ingestion of the GM variety of soybean did not cause significant differences for the rat development when compared to the other soybean groups, neither side effects on inner organs and chemical analyzed parameters.

Made available in DSpace on 2017-07-21T14:13:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amanda Lyra.pdf: 6099284 bytes, checksum: 8701070289c9fd679c58cb469286e18a (MD5) Previous issue date: 2016-02-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The efavirenz is the first choice drug of non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors used in the treatment of HIV-1 infections. It belongs to class II of the Biopharmaceutics Classification System and your therapeutic dose is of 600 mg, taken before bedtime due the side effects. With the aim of improve the drug’s bioavailability with possible reduction of side effects, microparticles with Eudragit® L100 or S100 were developed by spray drying. The formulations M1 to M4 were prepared in ethanol:water (50:50, V/V) and M5 to M8 in ethanol:phosphate buffer pH 7.4 (50:50, V/V). Microparticles were obtained with yield (40 - 70%), humidity (1.41 - 5.77%), particle size (2.02 - 4.07 μm) and zeta potential (-61 to -43) suitable. The drug’s quantification was realized by high performance liquid chromatography analytical method developed and validated. The method proved to be specific, linear (r = 0.9997, n = 3), precise, accurate and robust in a range of 8.0 to 50.0 μg.mL-1, with analysis and retention time of 5.0 and 3.5 minutes, respectively. M1 to M4 showed spherical morphology with drug content between 90 - 104%, and M5 to M8 exhibited flattened and distorted morphology with drug content between 67 - 75%. No chemical interactions was observed in the Fourier transformed infrared spectrum for microparticles M1 to M4. However, there enlargement and increased intensity of some bands in the spectra of microparticles M5 to M8, suggesting a modification of chemical bonds. The thermal analysis and X ray diffraction indicated that the incorporation of EFV into the microparticles contributed to the amorphization of the drug. In vitro drug release confirmed the low solubility of the drug in water (22.88%). The microparticles released less than 22% in acid medium promoting higher release at pH 6.8. All formulations evaluated increased the drug solubility and dissolution efficiency, and exhibited biexponential release kinetics according to the applied mathematical models, being interesting strategies to increase the drug’s bioavailability. The M3 accounted for the major release in pH 6.8 (73.69%) and, according to the Korsmeyer-Peppas model showed anomalous transport characteristics (diffusion and erosion of the polymer), while in other microparticles the release process was controlled by diffusion. In in vitro assay the animals subjected to the administration of M3 exhibited less alterations in the biochemical parameters compared to treatment group EFV, suggesting that the microparticles contributed to the reduction of side effects such as increase in cholesterol, LDL, HDL and triglycerides plasmatic levels. It was observed decay in the quantification of pure drug during the period evaluated in the stability study. The microparticles showed no significant changes in the content of EFV during the 180 days. The thermograms showed no difference in the drug melting range and decays of thermogravimetric curves suggesting no formation of new products and consequently loss of stability. The evaluation of Carr index and Hausner factor indicated that M3 showed better flow and compression properties compared to pure EFV, characteristics which can improving the flow and to facilitate industrial routine. / O efavirenz (EFV) é o fármaco de primeira escolha da classe dos inibidores da transcriptase reversa não análogos de nucleosídeo utilizado no tratamento de infecções por HIV-1. Pertence à classe II do sistema de classificação biofarmacêutico e sua dose terapêutica é de 600 mg, tomados antes de dormir devido aos efeitos colaterais. Com objetivo de melhorar a biodisponibilidade do fármaco com possível redução dos efeitos colaterais, foram desenvolvidas micropartículas com Eudragit® L100 ou S100, por spray drying. As formulações M1 a M4 foram preparadas em etanol:água (50:50, V/V), e M5 a M8 em etanol:tampão fosfato pH 7,4 (50:50, V/V). Foram obtidas micropartículas com rendimentos (40 – 70%), umidades (1,41 – 5,77%), tamanhos de partícula (2,02 – 4,07 μm) e potenciais zeta (-61 a -43 mV) adequados. A quantificação do fármaco foi realizada por meio do método analítico por cromatografia líquida de alta eficiência desenvolvido e validado. O método mostrou-se específico, linear (r = 0,9997, n = 3), preciso, exato e robusto, na faixa de 8,0 a 50,0 μg.mL-1, com tempo de corrida e o tempo de retenção de 5,0 e 3,5 minutos, respectivamente. M1 a M4 apresentaram morfologia esférica, com teor de fármaco entre 90 – 104%, e M5 a M8 exibiram morfologia achatada e distorcida, com teor de fármaco entre 67 – 75%. Nenhuma interação química foi observada nos espectros de infravermelho por transformada em Fourier para as micropartículas M1 a M4. No entanto, houve alargamento e aumento da intensidade de algumas bandas nos espectros das micropartículas M5 a M8, sugerindo uma modificação nas ligações químicas. As análises térmicas e de difração de raios X indicaram que a incorporação do EFV às micropartículas contribuiu para a amorfização do fármaco. Ensaios de liberação in vitro confirmaram a baixa solubilidade do fármaco em água (22,88%). As micropartículas liberaram menos de 22% em meio ácido, promovendo maior liberação em pH 6,8. Todas as formulações avaliadas aumentaram a solubilidade e a eficiência de dissolução do fármaco, e exibiram cinética de liberação biexponencial, segundo os modelos matemáticos aplicados, sendo estratégias interessantes para o aumento da biodisponibilidade do fármaco. A M3 foi responsável pela maior liberação em pH 6,8 (73,69%) e, de acordo com o modelo de Korsmeyer-Peppas, apresentou características de transporte anômalo (difusão e erosão do polímero), enquanto que nas demais micropartículas o processo de liberação foi controlado por difusão. No ensaio in vivo, os animais submetidos à administração de M3 apresentaram menos alterações nos parâmetros bioquímicos, quando comparados ao grupo de tratamento com EFV, sugerindo que as micropartículas contribuíram para a redução dos efeitos colaterais tais como aumento nos níveis plasmáticos de colesterol, LDL e HDL e triglicerídeos. Foi observado um decaimento na quantificação do fármaco puro durante o período avaliado no estudo de estabilidade. As micropartículas não mostraram mudanças significativas no teor de EFV durante 180 dias. Os termogramas indicaram que não houve diferença na faixa de fusão do fármaco e nos decaimentos das curvas termogravimétricas, sugerindo que não houve formação de novos produtos e, consequentemente, perda da estabilidade. A avaliação do índice de Carr e do fator de Hausner indicou que a M3 apresentou melhores propriedades de fluxo e de compactação quando comparadas ao EFV puro, características que podem melhorar o escoamento e facilitar a rotina industrial.

Frutose e Ácido Glicônico são produtos importados empregados em diferentes setores nas áreas química, farmacêutica e alimentícia, representando um mercado de dois milhões de dólares (US$ 2,0 milhões) por ano. Por sua vez, a sacarose pode ser empregada como matéria-prima para a obtenção destes produtos através de conversão enzimátiva empregando invertase e glicose-oxidase. O uso de biorreatores com membrana (MBR) mostra-se interessante em processos enzimáticos, pois, ao serem empregados em processos contínuos permitem, simultaneamente, produção e separação dos produtos, reduzindo a formação de subprodutos e, eventual, inibição da enzima por excesso de substrato ou produtos. A sacarose é convertida em xarope de açúcar invertido (solução equimolar de frutose e glicose) pela invertase (Bioinvert&#174;, enzima comercial), seguido pela oxidação da glicose em ácido glicônico pela ação da glicose oxidase (GO). O processo de conversão multi-enzimático da sacarose foi obtido através da alimentação de sacarose (50 mM) em reator com membrana (MBR) contendo invertase (24 U/mL), glicose-oxidase (0,5 U/mL) e catalase (470 U/mL) e operando com vazão específica de 6,0 h-1, 35&#186;C e pH 5,5. As condições operacionais otimizadas possibilitaram a conversão completa da sacarose (X = 100 %) e da glicose resultante (Y = 100%) com velocidades específicas de reação de 4,2 mmol/U.h, 0,60 mmol/U.h e 0,00062 mmol/U.h, respectivamente, para a invertase, glicose oxidase e catalase. A respeito da oxidação da glicose, a adição de catalase no meio reacional se fez necessária para minimizar os efeitos inibitórios sobre a GO através do peróxido de hidrogênio formado. / The fructose and gluconic acid are products of great application in chemical, pharmaceutical and food industry. The actual Brazilian market for these compounds is about US$ 2 millions, here as the sucrose, the raw-material used for their production, represents about 2.4% of the Brazil\'s GNP. This conversion increases the value added to the sugarcane, usually marketed as a commodity, because the fructose and gluconic acid are more valuable products than sucrose. The use of membrane bioreactor (MBR), which operates under mild conditions regarding internal pressure, temperature and pH, has been growing along the years for enzyme catalyzed processes. Moreover, in the MBR the reaction and separation of the products occur simultaneously, avoiding the formation of by-products and the eventual inhibition of the enzyme caused by excess of substrate or products. The sucrose is converted to the inverted syrup (an equimolar solution of fructose and glucose) by invertase (in this work was employed Bioinvert&#174;, a commercial invertase) followed by the oxidation of glucose in gluconic acid by the glucose oxidase (GO). The multi-enzymatic conversion of sucrose was attained when carried out under initial substrate of 50mM and invertase, glucose oxidase and catalase concentrations, respectively, of 24.0 U/mL, 0.5 U/mL and 470 U/mL in a membrane reactor utilizing a dilution rate of 6.0 h-1, 35&#186;C and pH 5.5. The optimized operational conditions led to a conversion yield of 100% for sucrose hydrolysis and glucose oxidation steps resulting in enzyme productivity of 4.2 mmol/U.h, 0.60 mmol/U.h and 0.00062 mmol/U.h, respectively, to invertase, glucose oxidase and catalase. In regard to the glucose oxidation, the addition of catalase in the reaction medium was necessary, in order to minimize the inhibition of the GO by the hydrogen peroxide formed.

Reatores enzimáticos com membrana (REM) combinam muitas das características desejáveis em um bioprocesso, tais como: reator de elevada produtividade, reprodutibilidade no tempo, fácil controle e automação, operação em regime contínuo, eficiente separação de biocatalisador, substratos e produtos, com a viabilidade do uso de enzimas sem necessidade de imobilização. Este estudo faz parte do desenvolvimento e otimização de um bioprocesso que utiliza um reator enzimático com membrana com a enzima invertase, que catalisa a hidrólise da sacarose produzindo uma mistura equimolar de glicose e frutose. Estudou-se a influência de algumas variáveis operacionais e de reação no comportamento do REM. Este reator consiste de um tanque agitado de 50 mL onde células de Saccharomyces cerevisiae, contendo a invertase, ficam retidas por meio de uma membrana (&#216;poro 0,45&#181;m), disposta na parte inferior do sistema. A configuração deste é semelhante a um reator contínuo tipo tanque agitado (CSTR). Inicialmente, avaliou-se a influência das variáveis: concentração de sacarose e concentração de enzima, por meio de experimentos seriais, que possibilitaram fixar estas variáveis em níveis adequados, de 500 mM e 1 mg/mL, respectivamente, para a continuidade dos ensaios por meio de planejamentos experimentais fatoriais. Foi utilizado um planejamento experimental (23 + estrela) e a análise de superfície de resposta para avaliar a influência das variáveis: vazão de alimentação do substrato, temperatura e pH. Para a análise estatística dos resultados, utilizaram-se como respostas o grau de conversão da sacarose e a produtividade em frutose, determinadas em amostragens feitas durante o tempo de operação do reator, em média de 8 a 9 horas por condição avaliada. Dos resultados obtidos, mostraram-se significativos, com 95% de confiança, os efeitos lineares e quadráticos da vazão e temperatura. As condições ótimas encontradas foram: vazão de alimentação entre 0,4 e 1,0 mL/min e temperatura 51&#176;C. O grau de conversão obtido foi de aproximadamente 95%, com as seguintes condições experimentais: concentração da suspensão de células de 1mg/mL, temperatura de 51&#176;C, pH 5,5; concentrações de sacarose de 500 mM e vazão de alimentação de 1,0 mL/min. Para esta condição obteve-se uma produtividade da ordem de 0,6 mmol frutose/h.mg invertase. Os desvios entre os valores previstos pelo modelo estatístico e pelo modelo experimental foram da ordem de 3%. Em função dos resultados obtidos neste trabalho concluiu-se que esta concepção de reator é eficiente para a bioconversão da sacarose e, portanto, o processo contínuo com reator com membrana é promissor para o desenvolvimento de processos enzimáticos desta natureza. / Enzymatic membrane reactors combine several desirable characteristics in a bioprocess, such as high productivity, reproducibility, easy control and automation, continuous operation, efficient separation of biocatalyst, substrate and products, and the use of enzymes without immobilization. This work is part of the development and optimization of a bioprocess using an enzymatic reactor which utilizes a membrane reactor for the enzymatic hydrolysis of sucrose in a solution of fructose and glucose, containing the enzyme invertase. The influence of some operational and reaction variables on the performance of the membrane reactor was studied. The bioreactor consisted of a 50 mL-stirred tank where intact cells of Saccharomyces cerevisiae, containing invertase in the cell wall, are retained inside the reactor by a microfiltration membrane (&#216;pore 0.45&#181;m). The flat sheet membrane is fixed at the bottom of the device. The reactor configuration is similar to a continuous stirred tank reactor (CSTR). Initially, the influence of sucrose and enzyme concentration was evaluated through a series of experiments in order to determine the suitable levels of these variables. Sucrose was set to 500 mM and enzyme set to 1 mg/mL. This allowed the work to continue by means of experimental factorial designs. It was utilized a 23 full experimental design followed by a 2nd order statistical design and, the surface response methodology in order to evaluate the influence of volume feeding rate of the substrate, temperature and pH on fructose productivity and sucrose conversion. The values were obtained during the reactor operation. The average operation time was trom 8 to 9 hours for all evaluated conditions. From the statistical analysis, it was concluded that the linear and quadratic effects of temperature and flow rate on the results were the most significant with 95% of confidence. The optimum conditions found for this bioprocess were volume feeding rate between 0.4 and 1.0 mL/min and temperature of 51&#176;C. The degree of conversion of sucrose obtained experimentally was 95%, in the following experimental conditions: cell concentration of 1mg/mL, temperature of 51&#176;C, pH 5.5; sucrose concentration of 500 mM and feeding rate of 1.0 mL/min. For this operational condition it was obtained a productivity of about 0.6 mmol fructose/h.mg invertase. The deviation between the predicted values by the statistical model and the experimental data was 3%. Based on the results obtained in this work, it can be concluded that this conception of bioreactor is efficient for the bioconversion of sucrose and, a continuous membrane reactor process is very promising for the development of this kind of enzymatic process.

Reatores enzimáticos com membrana (REM) combinam muitas das características desejáveis em um bioprocesso, tais como: reator de elevada produtividade, reprodutibilidade no tempo, fácil controle e automação, operação em regime contínuo, eficiente separação de biocatalisador, substratos e produtos, com a viabilidade do uso de enzimas sem necessidade de imobilização. Este estudo faz parte do desenvolvimento e otimização de um bioprocesso que utiliza um reator enzimático com membrana com a enzima invertase, que catalisa a hidrólise da sacarose produzindo uma mistura equimolar de glicose e frutose. Estudou-se a influência de algumas variáveis operacionais e de reação no comportamento do REM. Este reator consiste de um tanque agitado de 50 mL onde células de Saccharomyces cerevisiae, contendo a invertase, ficam retidas por meio de uma membrana (&#216;poro 0,45&#181;m), disposta na parte inferior do sistema. A configuração deste é semelhante a um reator contínuo tipo tanque agitado (CSTR). Inicialmente, avaliou-se a influência das variáveis: concentração de sacarose e concentração de enzima, por meio de experimentos seriais, que possibilitaram fixar estas variáveis em níveis adequados, de 500 mM e 1 mg/mL, respectivamente, para a continuidade dos ensaios por meio de planejamentos experimentais fatoriais. Foi utilizado um planejamento experimental (23 + estrela) e a análise de superfície de resposta para avaliar a influência das variáveis: vazão de alimentação do substrato, temperatura e pH. Para a análise estatística dos resultados, utilizaram-se como respostas o grau de conversão da sacarose e a produtividade em frutose, determinadas em amostragens feitas durante o tempo de operação do reator, em média de 8 a 9 horas por condição avaliada. Dos resultados obtidos, mostraram-se significativos, com 95% de confiança, os efeitos lineares e quadráticos da vazão e temperatura. As condições ótimas encontradas foram: vazão de alimentação entre 0,4 e 1,0 mL/min e temperatura 51&#176;C. O grau de conversão obtido foi de aproximadamente 95%, com as seguintes condições experimentais: concentração da suspensão de células de 1mg/mL, temperatura de 51&#176;C, pH 5,5; concentrações de sacarose de 500 mM e vazão de alimentação de 1,0 mL/min. Para esta condição obteve-se uma produtividade da ordem de 0,6 mmol frutose/h.mg invertase. Os desvios entre os valores previstos pelo modelo estatístico e pelo modelo experimental foram da ordem de 3%. Em função dos resultados obtidos neste trabalho concluiu-se que esta concepção de reator é eficiente para a bioconversão da sacarose e, portanto, o processo contínuo com reator com membrana é promissor para o desenvolvimento de processos enzimáticos desta natureza. / Enzymatic membrane reactors combine several desirable characteristics in a bioprocess, such as high productivity, reproducibility, easy control and automation, continuous operation, efficient separation of biocatalyst, substrate and products, and the use of enzymes without immobilization. This work is part of the development and optimization of a bioprocess using an enzymatic reactor which utilizes a membrane reactor for the enzymatic hydrolysis of sucrose in a solution of fructose and glucose, containing the enzyme invertase. The influence of some operational and reaction variables on the performance of the membrane reactor was studied. The bioreactor consisted of a 50 mL-stirred tank where intact cells of Saccharomyces cerevisiae, containing invertase in the cell wall, are retained inside the reactor by a microfiltration membrane (&#216;pore 0.45&#181;m). The flat sheet membrane is fixed at the bottom of the device. The reactor configuration is similar to a continuous stirred tank reactor (CSTR). Initially, the influence of sucrose and enzyme concentration was evaluated through a series of experiments in order to determine the suitable levels of these variables. Sucrose was set to 500 mM and enzyme set to 1 mg/mL. This allowed the work to continue by means of experimental factorial designs. It was utilized a 23 full experimental design followed by a 2nd order statistical design and, the surface response methodology in order to evaluate the influence of volume feeding rate of the substrate, temperature and pH on fructose productivity and sucrose conversion. The values were obtained during the reactor operation. The average operation time was trom 8 to 9 hours for all evaluated conditions. From the statistical analysis, it was concluded that the linear and quadratic effects of temperature and flow rate on the results were the most significant with 95% of confidence. The optimum conditions found for this bioprocess were volume feeding rate between 0.4 and 1.0 mL/min and temperature of 51&#176;C. The degree of conversion of sucrose obtained experimentally was 95%, in the following experimental conditions: cell concentration of 1mg/mL, temperature of 51&#176;C, pH 5.5; sucrose concentration of 500 mM and feeding rate of 1.0 mL/min. For this operational condition it was obtained a productivity of about 0.6 mmol fructose/h.mg invertase. The deviation between the predicted values by the statistical model and the experimental data was 3%. Based on the results obtained in this work, it can be concluded that this conception of bioreactor is efficient for the bioconversion of sucrose and, a continuous membrane reactor process is very promising for the development of this kind of enzymatic process.

Frutose e Ácido Glicônico são produtos importados empregados em diferentes setores nas áreas química, farmacêutica e alimentícia, representando um mercado de dois milhões de dólares (US$ 2,0 milhões) por ano. Por sua vez, a sacarose pode ser empregada como matéria-prima para a obtenção destes produtos através de conversão enzimátiva empregando invertase e glicose-oxidase. O uso de biorreatores com membrana (MBR) mostra-se interessante em processos enzimáticos, pois, ao serem empregados em processos contínuos permitem, simultaneamente, produção e separação dos produtos, reduzindo a formação de subprodutos e, eventual, inibição da enzima por excesso de substrato ou produtos. A sacarose é convertida em xarope de açúcar invertido (solução equimolar de frutose e glicose) pela invertase (Bioinvert&#174;, enzima comercial), seguido pela oxidação da glicose em ácido glicônico pela ação da glicose oxidase (GO). O processo de conversão multi-enzimático da sacarose foi obtido através da alimentação de sacarose (50 mM) em reator com membrana (MBR) contendo invertase (24 U/mL), glicose-oxidase (0,5 U/mL) e catalase (470 U/mL) e operando com vazão específica de 6,0 h-1, 35&#186;C e pH 5,5. As condições operacionais otimizadas possibilitaram a conversão completa da sacarose (X = 100 %) e da glicose resultante (Y = 100%) com velocidades específicas de reação de 4,2 mmol/U.h, 0,60 mmol/U.h e 0,00062 mmol/U.h, respectivamente, para a invertase, glicose oxidase e catalase. A respeito da oxidação da glicose, a adição de catalase no meio reacional se fez necessária para minimizar os efeitos inibitórios sobre a GO através do peróxido de hidrogênio formado. / The fructose and gluconic acid are products of great application in chemical, pharmaceutical and food industry. The actual Brazilian market for these compounds is about US$ 2 millions, here as the sucrose, the raw-material used for their production, represents about 2.4% of the Brazil\'s GNP. This conversion increases the value added to the sugarcane, usually marketed as a commodity, because the fructose and gluconic acid are more valuable products than sucrose. The use of membrane bioreactor (MBR), which operates under mild conditions regarding internal pressure, temperature and pH, has been growing along the years for enzyme catalyzed processes. Moreover, in the MBR the reaction and separation of the products occur simultaneously, avoiding the formation of by-products and the eventual inhibition of the enzyme caused by excess of substrate or products. The sucrose is converted to the inverted syrup (an equimolar solution of fructose and glucose) by invertase (in this work was employed Bioinvert&#174;, a commercial invertase) followed by the oxidation of glucose in gluconic acid by the glucose oxidase (GO). The multi-enzymatic conversion of sucrose was attained when carried out under initial substrate of 50mM and invertase, glucose oxidase and catalase concentrations, respectively, of 24.0 U/mL, 0.5 U/mL and 470 U/mL in a membrane reactor utilizing a dilution rate of 6.0 h-1, 35&#186;C and pH 5.5. The optimized operational conditions led to a conversion yield of 100% for sucrose hydrolysis and glucose oxidation steps resulting in enzyme productivity of 4.2 mmol/U.h, 0.60 mmol/U.h and 0.00062 mmol/U.h, respectively, to invertase, glucose oxidase and catalase. In regard to the glucose oxidation, the addition of catalase in the reaction medium was necessary, in order to minimize the inhibition of the GO by the hydrogen peroxide formed.