Los carotenoides son pigmentos sintetizados por una gran variedad de seres vivos, incluyendo hongos, algas, plantas y microorganismos. Son conocidos mayormente por sus propiedades antioxidantes, pero presentan otras propiedades potencialmente beneficiosas, tales como actividad inmunomodulatoria o efectos antitumorales. En la actualidad, hay una demanda creciente de productos de origen natural, y la síntesis microbiana de carotenoides se presenta como una alternativa interesante a la actual síntesis química. Las arqueas halófilas, como Haloferax mediterranei, producen el carotenoide bacteriorruberina (BR), cuya estructura a priori le confiere un gran potencial antioxidante. El objetivo de este trabajo fue, en primer lugar, optimizar la síntesis de BR utilizando a Haloferax mediterranei como biofactoría y, en segundo lugar, explorar aplicaciones biomédicas de dichos extractos carotenoideos. En una primera fase, a través de un estudio bioinformático, se identificaron los genes implicados en la síntesis de carotenoides en haloarqueas, los cuales están altamente conservados y se propuso una posible ruta de síntesis. A continuación, se exploró la respuesta de Haloferax mediterranei, en términos de síntesis de BR, a un estrés oxidativo generado por peróxido de hidrógeno. Haloferax mediterranei demostró una elevada tolerancia (hasta 25 mM) y se observó un aumento en la producción del carotenoide en respuesta a concentraciones crecientes del oxidante. Como resultados del proceso de optimización, la combinación de una reducción en la concentración de sales inorgánicas (12.5%(p/v)), junto con una temperatura del 36,5% y elevada disponibilidad de carbono, en forma de glucosa o almidón (2,5% (p/v)), dio lugar a una de las concentraciones de BR más elevadas que se ha registrado en la literatura. Además, se caracterizó el potencial antioxidante de los extractos obtenidos a través de cuatro técnicas distintas (ensayos de DPPH, FRAP, ABTS y decoloración del β-caroteno), confirmando la elevada actividad de los extractos ricos en BR. Por otra parte, se detectó que las variaciones en la concentración de carbono en el medio de cultivo modulan la síntesis de carotenoides, alterando la composición de los extractos y sus propiedades. Por último, la segunda fase de la tesis estuvo enfocada en la búsqueda de aplicaciones biomédicas. Por ese motivo, se determinó que los extractos ricos en BR producidos por Haloferax mediterranei eran capaces de inhibir las enzimas α-glucosidasa, α-amilasa y lipasa pancreática con mayor éxito que inhibidores comerciales, lo cual implica que podrían ser de gran utilidad para reducir el pico de glucosa posprandial en pacientes diabéticos; y la absorción de lípidos a nivel intestinal en pacientes con obesidad. Asimismo, en paralelo se evaluó el efecto de los carotenoides de Haloferax mediterranei en líneas celulares representativas de los subtipos de tumores de mama. Los resultados indicaron que el tratamiento tiene un efecto selectivo sobre las líneas celulares tumorales. Los subtipos más afectados son los tumores luminal A y B, aunque las líneas representativas de tumores triple negativo y aquellos con sobreexpresión de HER2 respondieron favorablemente al tratamiento, lo cual es muy prometedor. En definitiva, la producción de carotenoides por Haloferax mediterranei puede ser optimizada con éxito a través de la modulación de las condiciones de cultivo, y los extractos obtenidos tienen gran potencial en la industria biotecnológica y biomédica. / La presente tesis doctoral ha sido financiada gracias a una subvención para la contratación de personal investigador de carácter predoctoral concedida por la Generalitat Valenciana y el Fondo Social Europeo (ACIF/2019/043). Así mismo, la estancia de investigación realizada en la Università di Calabria (Italia) ha sido financiada por la European Molecular Biology Organization (EMBO) a través de su programa Short-Term Fellowships (ESTF Nº 8977).

A incidência de doenças crônicas atinge índices epidêmicos, sendo responsável por mais de 60% da mortalidade mundial. Medidas preventivas são adotadas e, entre elas, uma alimentação balanceada. Nesta inclui-se o consumo de frutos e vegetais, especialmente os de coloração vermelha e laranja, ricos em carotenoides, fitonutrientes que muitas vezes assumem papel de antioxidantes, prevenindo a incidência destas doenças. No presente trabalho foram obtidas linhagens quase isogênicas (NILs) de tomateiro contendo os alelos at, B, Del, gf, og, r, t e y, os quais afetam a composição de carotenoides. Tais linhagens constituem uma importante ferramenta para estudos de nutracêutica, como os testes de biodisponibilidade de diferentes tipos de carotenoides no plasma sanguíneo, após ingestão, o que foi testado no presente trabalho através do emprego de HPLC e ratos da linhagem Wistar. Além disso, frente às diferentes ofertas de cores e composições metabólicas de tomates disponíveis no mercado, as NILs permitiram o ajuste de parâmetros de colorimetria como um método rápido para identificar os principais mutantes da via de biossíntese de carotenoides presentes em linhagens comerciais. Ressalta-se que, muitas vezes as cores podem enganar e não trazer vantagens nutricionais, como é o caso do consumo de linhagens comerciais contendo a mutação yellow flesh (r). Por fim, as NILs foram utilizadas para verificar se as mutações alterando a composição de carotenoides possuíam alguma penalidade em termos de produtividade ou outros parâmetros de qualidade de fruto (Teor de Sólidos Solúveis, acidez). Os resultados mostraram-se de aplicabilidade e geraram um banco de dados passível de expansão, para novos mutantes que alterem a cor do tomate e fazendo uso de outros backgrounds. Tais dados podem ser usados tanto para programas de melhoramento visando a qualidade nutricional, quanto para o comércio atacado, beneficiando o consumidor final. / The incidence of chronic disease reaches epidemic levels, accounting for over 60% of global mortality. Preventive measures are adopted, and among them, a balanced diet. This includes the fruits and vegetables consumption, especially the red and orange ones, rich in carotenoids, phytonutrients which often assumes the role of antioxidants preventing these diseases incidence. In this study, tomato near isogenic lines (NILS) containing the alleles B, Del, gf, og, r, t and y, were obtained, affecting the carotenoid fruit content. Such lines are an important tool for nutraceutical studies, like different carotenoids bioavailability tests in blood plasma after ingestion, which was tested in this work by HPLC employment and Wistar rats. Moreover, in the face of different colors and metabolic contents offerings of tomatoes available at the market, NILs allowed the adjustment of colorimetric parameters as a fast way to identify carotenoids biosynthetic pathway key mutants present in commercial strains. It is highlighted that many times colors can mislead and not bring nutritional benefits, like the consumption of commercial strains containing the mutation yellow flesh (r). At the end, NILs were used to verify if the carotenoid content mutations had some penalty in terms of productivity or other fruit quality parameters (Soluble Solids Content, acidity). The results showed relevant and generated a database capable of expansion to new fruit color tomato mutants even in other genetic backgrounds. Such data can be used both for nutritional quality breeding programs, both for the wholesale trade, benefiting the end user.

Licopeno, um pigmento natural considerado o mais potente antioxidante dentre os carotenoides, é oque tem maior incidência no soro humano. Seu consumo regular está relacionado principalmente com a prevenção do câncer de próstata. Porém, estudos também demonstram sua relação com a prevenção de câncer de pâncreas e bexiga, doenças cardiovasculares como a aterosclerose e doenças neurodegenerativas. Todavia, por ser altamente insaturado o licopeno é susceptível à degradação, sendo degradado na presença de luz, oxigênio e se exposto a altas temperaturas. A microencapsulação entra como uma alternativa para tentar garantir maior estabilidade a este carotenoide. A técnica de spray-chilling, por dispensar o emprego de altas temperaturas e solventes durante o processo de atomização, representa uma alternativa promissora na encapsulação do licopeno. Os objetivos deste trabalho foram encapsular uma solução oleosa de licopeno (10%) através da técnica de spray-chilling,utilizando gordura vegetal low trans como carreador, caracterizar as micropartículas obtidas e avaliar a biodisponibilidade do licopeno livre e encapsulado em ratos wistars. Foram formulados seis tratamentos, que diferiam pela concentração de solução comercial de licopeno, sendo T1 com 20%, T2 com 23,1%, T3 com 28,6%, T4 com 33,3%, T5 com 17,9% mais 10% de goma arábica e T6 com 19,2% mais 5% de carboximetilcelulose (CMC). As micropartículas obtidas destes tratamentos foram avaliadas quanto a tamanho e distribuição, morfologia por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho com transformadas de Fourier (FT-IR), difração de raios-X (DRX). A estabilidade do licopeno encapsulado foi avaliada em diferentes condições de armazenamento (sob vácuo, umidade relativa de 33%, temperatura de refrigeração e ambiente) e também foi determinada por meio de quantificações periódicas de licopeno, bem como através da análise análise da cor instrumental. A biodisponibilidade foi avaliada utilizando-se 68 animais divididos em grupos, para os quais se administrou por gavagem o licopeno livre e o encapsulado. O tamanho das micropartículas obtidas ficou em torno de 60-110 µm e a distribuição foi polidispersa, independente da concentração de licopeno. A microscopia revelou micropartículas esféricas, com superfície rugosa, com alguns poros e tamanhos variados. No FT-IR verificou-se que não houve formação de ligações distintas na solução oleosa de licopeno e nas amostras atomizadas. Nos difratogramas observou-se a presença da forma polimórfica β para o agente carreador e para as micropartículas. Na estabilidade a adição da goma arábica e o armazenamento sob temperatura de refrigeração e vácuo, foram as melhores condições para retardar a degradação do licopeno. Os resultados dos ensaios de biodisponibilidade foram inconclusivos. Desta forma, conclui-se que é possível encapsular licopeno através da técnica de spray-chilling, porém, para trabalhos futuros, seriam necessários aprimoramentos na técnica de encapsulação e/ou na formulação para conferir maior proteção ao carotenoide, bem como adequações na metodologia para determinação de sua biodisponibilidade, para obtenção de resultados conclusivos. / Lycopene, a natural pigment considered the most potent antioxidant among the carotenoids, it has the higher incidence in the human serum. Its regular consumption is mainly related with the prevention of prostate cancer. However, studies also show its relation to the prevention of pancreatic cancer and bladder cancer, cardiovascular diseases such as atherosclerosis and neurodegenerative diseases. However, by being highly unsaturated the lycopene is susceptible to degradation, being degraded in the presence of light, oxygen and if exposed to high temperatures. The microencapsulation comes like an alternative to ensuring higher stability for this carotenoid. The technique of spray-chilling represents a promising alternative to encapsulation of lycopene. The aims of this study were to encapsulate an oily solution of lycopene (10%) through of the technique of spray-chilling, using a low-trans fat as carrier, to characterize the obtained microparticles and to evaluate the bioavailability of lycopene free and encapsulated in Wistar rats. Six treatments were formulated, that differed by the content of oily solution of lycopene:T1 with 20%, T2 with 23.1%, T3 with 28.6%, T3 with 28.6%, T4 with 33.3%, T5 with 17.9% plus 10% of Arabic gum and T6 with 19.2% plus 5% of carboxymethylcellulose (CMC). The microparticles obtained from these treatments were evaluated for size and distribution, morphology by scanning electron microscopy (SEM), infrared spectroscopy with Fourier transform (FT-IR) and X-ray difraction (XRD). The stability of the lycopene encapsulated was evaluated by its periodic quantification at different storage conditions (vacuum, relative humidity of 33%, refrigeration temperature and environment temperature). Instrumental color, \"L\" and \"a\" parameters, also was measured. The bioavailability was evaluated using 68 animals, for which the free and lycopene encapsulated were administered by gavage. The size of microparticles obtained was around 60-110 µm and the distribution was polydisperse, independent of the concentration of lycopene. The microscopy revealed spherical microparticles, with rough surface, with some pores and varying sizes. In the FT-IR it was found that there was no formation of distinct bonds in oily solution of lycopeno and the atomized samples. In the diffraction patterns observed the presence of polymorphic form \"β\" for the carrier agent and microparticles. On the stability the addition of Arabic gum and the storage at refrigerator temperature under vacuum, were the best conditions to delay the degradation of lycopene. The results of bioavailability assays were inconclusive. As conclusion, it is possible to encapsulate lycopene using the technique of spray-chilling but to future works, would be required improvements in the technique of encapsulation and/or formulations to give more protection to the carotenoid, as well as adjustments in the methodology for determination of their bioavailability, in order to obtaining conclusive results.

A incidência de doenças crônicas atinge índices epidêmicos, sendo responsável por mais de 60% da mortalidade mundial. Medidas preventivas são adotadas e, entre elas, uma alimentação balanceada. Nesta inclui-se o consumo de frutos e vegetais, especialmente os de coloração vermelha e laranja, ricos em carotenoides, fitonutrientes que muitas vezes assumem papel de antioxidantes, prevenindo a incidência destas doenças. No presente trabalho foram obtidas linhagens quase isogênicas (NILs) de tomateiro contendo os alelos at, B, Del, gf, og, r, t e y, os quais afetam a composição de carotenoides. Tais linhagens constituem uma importante ferramenta para estudos de nutracêutica, como os testes de biodisponibilidade de diferentes tipos de carotenoides no plasma sanguíneo, após ingestão, o que foi testado no presente trabalho através do emprego de HPLC e ratos da linhagem Wistar. Além disso, frente às diferentes ofertas de cores e composições metabólicas de tomates disponíveis no mercado, as NILs permitiram o ajuste de parâmetros de colorimetria como um método rápido para identificar os principais mutantes da via de biossíntese de carotenoides presentes em linhagens comerciais. Ressalta-se que, muitas vezes as cores podem enganar e não trazer vantagens nutricionais, como é o caso do consumo de linhagens comerciais contendo a mutação yellow flesh (r). Por fim, as NILs foram utilizadas para verificar se as mutações alterando a composição de carotenoides possuíam alguma penalidade em termos de produtividade ou outros parâmetros de qualidade de fruto (Teor de Sólidos Solúveis, acidez). Os resultados mostraram-se de aplicabilidade e geraram um banco de dados passível de expansão, para novos mutantes que alterem a cor do tomate e fazendo uso de outros backgrounds. Tais dados podem ser usados tanto para programas de melhoramento visando a qualidade nutricional, quanto para o comércio atacado, beneficiando o consumidor final. / The incidence of chronic disease reaches epidemic levels, accounting for over 60% of global mortality. Preventive measures are adopted, and among them, a balanced diet. This includes the fruits and vegetables consumption, especially the red and orange ones, rich in carotenoids, phytonutrients which often assumes the role of antioxidants preventing these diseases incidence. In this study, tomato near isogenic lines (NILS) containing the alleles B, Del, gf, og, r, t and y, were obtained, affecting the carotenoid fruit content. Such lines are an important tool for nutraceutical studies, like different carotenoids bioavailability tests in blood plasma after ingestion, which was tested in this work by HPLC employment and Wistar rats. Moreover, in the face of different colors and metabolic contents offerings of tomatoes available at the market, NILs allowed the adjustment of colorimetric parameters as a fast way to identify carotenoids biosynthetic pathway key mutants present in commercial strains. It is highlighted that many times colors can mislead and not bring nutritional benefits, like the consumption of commercial strains containing the mutation yellow flesh (r). At the end, NILs were used to verify if the carotenoid content mutations had some penalty in terms of productivity or other fruit quality parameters (Soluble Solids Content, acidity). The results showed relevant and generated a database capable of expansion to new fruit color tomato mutants even in other genetic backgrounds. Such data can be used both for nutritional quality breeding programs, both for the wholesale trade, benefiting the end user.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-03-14T23:53:02Z No. of bitstreams: 1 DeniseMariaDeLimaESilva_DISSERT.pdf: 1159056 bytes, checksum: 10cee662ae220c63b1bf31c52cb4684b (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-03-16T23:11:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DeniseMariaDeLimaESilva_DISSERT.pdf: 1159056 bytes, checksum: 10cee662ae220c63b1bf31c52cb4684b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-16T23:11:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DeniseMariaDeLimaESilva_DISSERT.pdf: 1159056 bytes, checksum: 10cee662ae220c63b1bf31c52cb4684b (MD5) Previous issue date: 2016-12-12 / A astaxantina ? encontrada naturalmente em res?duos de camar?o e pode ser extra?da de diversas formas, dentre elas tem-se a extra??o com ?leo vegetal, o qual contribui para a estabilidade, retardando a oxida??o. O ?leo de soja por sua vez apresenta como vantagens a excelente otimiza??o de extra??o e o baixo custo. Objetivou-se com esse estudo, avaliar as caracter?sticas f?sicas e f?sico-qu?micas e a capacidade antioxidante de ?leos vegetais pigmentados, oriundos da extra??o da astaxantina a partir do res?duo de camar?o (Litopenaeus vannamei). Os ?leos pigmentados do res?duo de camar?o (OR) e da farinha do res?duo de camar?o (OF) obtidos foram avaliados quanto ao teor de astaxantina, caracter?sticas f?sicas e f?sico-qu?micas e capacidade antioxidante. As amostras de OR e OF apresentaram um teor de astaxantina respectivamente de 70,9 e 264,7 ?g/g, sendo a desidrata??o a respons?vel por esse aumento de 3,7 vezes. Do mesmo modo, seu poder antioxidante est? diretamente associado com o teor de astaxantina. No teste da Capacidade de Absor??o de Radicais de Oxig?nio (ORAC), OR e OF exibiram uma atividade antioxidante de 0,4957 e 0,4840 ?mol eq trolox/g, respectivamente. Entretanto, algumas carater?sticas f?sicas e f?sico-qu?micas de OF apresentaram altera??es. Diante do exposto, os ?leos pigmentados oriundo dos res?duos de camar?o apresentam um significativo potencial para uso em alimentos como um antioxidante natural devido ao poder antioxidante, e ao baixo custo de obten??o. / Astaxanthin is found naturally in shrimp residues and can be extracted in varying ways. The extraction with vegetable oil contributes to stability from this carotenoid, retarding its oxidation. The advantages of the soybean oil are excellent extraction optimization and low cost.The objective of this study was to evaluate the physical and physical-chemical characteristics and the antioxidant capacity of the pigmented oils obtained from the extraction of astaxanthin from the shrimp waste (litopenaeus vannamei). The obtained pigmented oils of the shrimp waste (OW) and of the shrimp waste flour (OF) were evaluated for astaxanthin content, physical and physico-chemical characteristics and antioxidant capacity. The samples of OW and OF showed an astaxanthin content of 70.9 and 264.7 ?g / g, respectively, where the decrease in moisture was responsible for this increase of 3.7 times. Likewise, its antioxidant power is directly associated with the astaxanthin contente. In the Oxygen Radical Absorption Capacity (ORAC) test, OW and OF exhibited an antioxidant activity of 0.4957 and 0.4840 ?mol eq trolox / g, respectively. However, some physical and physico-chemical characteristics of OF presented changes. Therefore, the pigmented oils from shrimp waste present a significant potential for the use in food as a natural antioxidant due to its antioxidant power, as well as the low price to obtain it.

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2017-10-20T14:19:41Z No. of bitstreams: 1 Ana Paula Felipe dos Santos.pdf: 781799 bytes, checksum: c9b604f7dd3deeeb5abbf59688ec9a86 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-20T14:19:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ana Paula Felipe dos Santos.pdf: 781799 bytes, checksum: c9b604f7dd3deeeb5abbf59688ec9a86 (MD5) Previous issue date: 2016-06-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The Haematococcus pluvialis microalgae species is able to accumulate pigments (chlorophylls a and b, carotenoids –astaxanthin, β-carotene and lutein) with high value and commercial use when subjected to stress conditions, such as types of culture medium. The work aimed to study the growth of H. pluvialis and identify chlorophylls and carotenoids present in the cells, from the use of different culture medium. Six treatments were performed and different means were evaluated: Provasoli, Provasoli I modified, Provasoli II modified, KM1, MM2 and Guillard, all with three replications. The experimental units were conditioned in flasks with a volume of 2 liters, treated fresh water and enriched their culture medium. The microalgae were inoculated with an initial concentration of 1 x 105 cél.mL-1 and the treatments maintained at a temperature of 24 ± 1 ° C, photoperiod and light intensity integral 4000 lux. The assessment of growth, crop samples were taken and held daily counts by light microscopy. Growth curves were prepared for each treatment and the obtained values of the maximum cell density, culture time and the growth rate. For quantification of the pigments, samples of 2 ml were collected daily treatments, treated with 80% acetone in order to then be performed by reading the absorbance spectrophotometer. From the results of absorbances were calculated concentrations of chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll and total carotenoids. For data analysis was used Cochran, Shapiro-Wilk, ANOVA and Tukey test (P <0,05). The statistical results showed that there was significant difference (P <0,05) between treatments for maximum cell density, which was higher (21,42 ± 7,84 x 105 cél.mL-1) when using the medium Provasoli I modified, followed by Provasoli and Provasoli II modified means. Regarding pigments, significant differences (P <0,05) were observed for the concentration of chlorophyll b, total chlorophyll and total carotenoids, which were higher in the treatments used the Provasoli I modified, means Provasoli II modified and Provasoli. However, no significant differences were observed (P> 0,05) for chlorophyll a. For these experimental conditions suggest the use of the medium Provasoli I modified, so as to obtain a higher cell density and concentration of pigments of microalgae H. pluvialis. / A espécie Haematococcus pluvialis é uma microalga capaz de acumular pigmentos (clorofilas a e b, carotenoides –astaxantina, β-caroteno e luteína) com alto valor e uso comercial, quando submetida a condições de estresse, tal como, tipos de meios de cultura. O trabalho teve como objetivo estudar o crescimento de H. pluvialis e identificar clorofilas e carotenoides presentes nas células, a partir da utilização de diferentes meios de cultura. Seis tratamentos foram realizados e os diferentes meios foram avaliados: Provasoli, Provasoli modificado I, Provasoli modificado II, KM1, MM2 e Guillard, todos com três repetições. As unidades experimentais foram condicionadas em erlenmeyers com volume útil de 2 litros, água doce tratada e enriquecida com os respectivos meios de cultura. A microalga foi inoculada com a concentração inicial de 1 x 105 cél.mL-1 e os tratamentos mantidos a temperatura de 24 ± 1°C, fotoperíodo integral e intensidade luminosa de 4000 lux. Para avaliação do crescimento, foram retiradas amostras das culturas e realizadas contagens diárias em microscópio óptico. Foram elaboradas curvas de crescimento para cada tratamento e obtidos os valores da densidade celular máxima, tempo de cultivo e a velocidade de crescimento. Para quantificação dos pigmentos, amostras de 2mL foram coletadas dos tratamentos diariamente, tratadas com acetona a 80%, para em seguida ser realizada a leitura das absorvâncias através de espectrofotômetro. A partir dos resultados das absorvâncias foram calculadas as concentrações de clorofila a, clorofila b e carotenoides totais. Para análise dos dados utilizou-se Cochran, Shapiro-Wilk, ANOVA e teste de Tukey (P<0,05). Os resultados estatísticos mostraram que houve diferença significativa (P<0,05) entre os tratamentos para a densidade celular máxima, que foi mais alta (21,42 ± 7,84 x 105 cél.mL-1) quando utilizado o meio Provasoli modificado I, seguido dos meios Provasoli e Provasoli modificado II. Com relação aos pigmentos, diferenças significativas (P<0,05) foram observadas para a concentração de clorofilas b e total, carotenoides totais, que foram maiores nos tratamentos utilizado os meios Provasoli modificado I, Provasoli modificado II e Provasoli. Contudo, não foram observadas diferenças significativas (P>0,05) para concentração de clorofila a. Para estas condições experimentais sugere-se o uso do meio Provasoli modificado I, para assim obter uma maior densidade celular e concentração de pigmentos da microalga H. pluvialis.

Licopeno, um pigmento natural considerado o mais potente antioxidante dentre os carotenoides, é oque tem maior incidência no soro humano. Seu consumo regular está relacionado principalmente com a prevenção do câncer de próstata. Porém, estudos também demonstram sua relação com a prevenção de câncer de pâncreas e bexiga, doenças cardiovasculares como a aterosclerose e doenças neurodegenerativas. Todavia, por ser altamente insaturado o licopeno é susceptível à degradação, sendo degradado na presença de luz, oxigênio e se exposto a altas temperaturas. A microencapsulação entra como uma alternativa para tentar garantir maior estabilidade a este carotenoide. A técnica de spray-chilling, por dispensar o emprego de altas temperaturas e solventes durante o processo de atomização, representa uma alternativa promissora na encapsulação do licopeno. Os objetivos deste trabalho foram encapsular uma solução oleosa de licopeno (10%) através da técnica de spray-chilling,utilizando gordura vegetal low trans como carreador, caracterizar as micropartículas obtidas e avaliar a biodisponibilidade do licopeno livre e encapsulado em ratos wistars. Foram formulados seis tratamentos, que diferiam pela concentração de solução comercial de licopeno, sendo T1 com 20%, T2 com 23,1%, T3 com 28,6%, T4 com 33,3%, T5 com 17,9% mais 10% de goma arábica e T6 com 19,2% mais 5% de carboximetilcelulose (CMC). As micropartículas obtidas destes tratamentos foram avaliadas quanto a tamanho e distribuição, morfologia por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de infravermelho com transformadas de Fourier (FT-IR), difração de raios-X (DRX). A estabilidade do licopeno encapsulado foi avaliada em diferentes condições de armazenamento (sob vácuo, umidade relativa de 33%, temperatura de refrigeração e ambiente) e também foi determinada por meio de quantificações periódicas de licopeno, bem como através da análise análise da cor instrumental. A biodisponibilidade foi avaliada utilizando-se 68 animais divididos em grupos, para os quais se administrou por gavagem o licopeno livre e o encapsulado. O tamanho das micropartículas obtidas ficou em torno de 60-110 &micro;m e a distribuição foi polidispersa, independente da concentração de licopeno. A microscopia revelou micropartículas esféricas, com superfície rugosa, com alguns poros e tamanhos variados. No FT-IR verificou-se que não houve formação de ligações distintas na solução oleosa de licopeno e nas amostras atomizadas. Nos difratogramas observou-se a presença da forma polimórfica &beta; para o agente carreador e para as micropartículas. Na estabilidade a adição da goma arábica e o armazenamento sob temperatura de refrigeração e vácuo, foram as melhores condições para retardar a degradação do licopeno. Os resultados dos ensaios de biodisponibilidade foram inconclusivos. Desta forma, conclui-se que é possível encapsular licopeno através da técnica de spray-chilling, porém, para trabalhos futuros, seriam necessários aprimoramentos na técnica de encapsulação e/ou na formulação para conferir maior proteção ao carotenoide, bem como adequações na metodologia para determinação de sua biodisponibilidade, para obtenção de resultados conclusivos. / Lycopene, a natural pigment considered the most potent antioxidant among the carotenoids, it has the higher incidence in the human serum. Its regular consumption is mainly related with the prevention of prostate cancer. However, studies also show its relation to the prevention of pancreatic cancer and bladder cancer, cardiovascular diseases such as atherosclerosis and neurodegenerative diseases. However, by being highly unsaturated the lycopene is susceptible to degradation, being degraded in the presence of light, oxygen and if exposed to high temperatures. The microencapsulation comes like an alternative to ensuring higher stability for this carotenoid. The technique of spray-chilling represents a promising alternative to encapsulation of lycopene. The aims of this study were to encapsulate an oily solution of lycopene (10%) through of the technique of spray-chilling, using a low-trans fat as carrier, to characterize the obtained microparticles and to evaluate the bioavailability of lycopene free and encapsulated in Wistar rats. Six treatments were formulated, that differed by the content of oily solution of lycopene:T1 with 20%, T2 with 23.1%, T3 with 28.6%, T3 with 28.6%, T4 with 33.3%, T5 with 17.9% plus 10% of Arabic gum and T6 with 19.2% plus 5% of carboxymethylcellulose (CMC). The microparticles obtained from these treatments were evaluated for size and distribution, morphology by scanning electron microscopy (SEM), infrared spectroscopy with Fourier transform (FT-IR) and X-ray difraction (XRD). The stability of the lycopene encapsulated was evaluated by its periodic quantification at different storage conditions (vacuum, relative humidity of 33%, refrigeration temperature and environment temperature). Instrumental color, \"L\" and \"a\" parameters, also was measured. The bioavailability was evaluated using 68 animals, for which the free and lycopene encapsulated were administered by gavage. The size of microparticles obtained was around 60-110 &micro;m and the distribution was polydisperse, independent of the concentration of lycopene. The microscopy revealed spherical microparticles, with rough surface, with some pores and varying sizes. In the FT-IR it was found that there was no formation of distinct bonds in oily solution of lycopeno and the atomized samples. In the diffraction patterns observed the presence of polymorphic form \"&beta;\" for the carrier agent and microparticles. On the stability the addition of Arabic gum and the storage at refrigerator temperature under vacuum, were the best conditions to delay the degradation of lycopene. The results of bioavailability assays were inconclusive. As conclusion, it is possible to encapsulate lycopene using the technique of spray-chilling but to future works, would be required improvements in the technique of encapsulation and/or formulations to give more protection to the carotenoid, as well as adjustments in the methodology for determination of their bioavailability, in order to obtaining conclusive results.

O objetivo desta pesquisa foi estudar a formação de partículas de licopeno em pó de colágeno hidrolisado (CH) comercial usando CO2 supercrítico (CO2-SC). O estudo consistiu em três etapas: a medida de solubilidade do CH em CO2-SC por método estático para conhecer a afinidade do CH pelo CO2, a formação de partículas de misturas físicas compostas de diferentes proporções de CH/licopeno (4:1, 6:1, 8:1 e 10:1) através de processamento em uma autoclave com CO2-SC a 140 bar e 50 °C em agitação de 1.250 rpm por 45 min para definir a proporção de CH/licopeno, e o estudo do efeito de outras condições de CO2-SC (150 bar e 50 °C, 150 bar e 60 °C, 250 bar e 50 °C, 250 bar e 60 °C) na formação de partículas de licopeno em CH para identificar a melhor condição de CO2-SC. As partículas resultantes foram caracterizadas com relação à sua morfologia por microscopia eletrônica de varredura, distribuição de tamanho por difração a laser, comportamento térmico por calorimetria diferencial de varredura, estrutura química por espectroscopia de infravermelho de transformada de Fourier, liberação de carga, e estrutura física interna das partículas por microscopia de laser confocal para conhecer o mecanismo de formação das partículas pelo processamento com CO2-SC. Os resultados indicaram que o CH é pouco solúvel em CO2-SC, motivo pelo qual não há potencial para processos de micronização supercrítica relacionados à solubilidade do biomaterial carreador em CO2-SC. No estudo de proporções de CH/licopeno foi observado que o processo com CO2-SC a 140 bar e 50 °C permite a obtenção de partículas de licopeno em CH na forma de pó de coloração vermelha com intensidade dependente da quantidade de licopeno inicial, sem mudanças importantes na estrutura física porosa do CH, e um aumento de tamanho das partículas. Recomenda-se a proporção 10:1 de CH/licopeno, pois nela se evidenciou menor aglomeração de partículas e formação de fissuras na superfície das partículas que facilitam a incorporação do licopeno em CH seguindo um mecanismo de impregnação supercrítica propiciado pela sorção de CO2 e arraste simultâneo de licopeno ao interior da estrutura física das partículas de CH. Na exploração de outras condições de CO2-SC, na temperatura de 60 °C (150/250 bar) obteve-se uma massa de aparência viscoelástica sem utilidade para a formação de partículas. Entanto, na temperatura de 50 °C foi observado que as partículas de licopeno em CH formadas com CO2-SC a 150 bar, quando comparadas com as formadas com CO2-SC a 250 bar, evidenciaram formação de fissuras que resultaram na melhor dispersão e maior carga de licopeno na estrutura interna do CH. Além disso, as análises do comportamento térmico e o espectro de infravermelho destas partículas evidenciaram a formação de interações eletrostáticas entre o licopeno e o CH favorecidas pelo processamento com CO2-SC. Assim, conclui-se que o processamento com CO2-SC a 140/150 bar e 50 °C poderia ser utilizada para o design de partículas de licopeno impregnadas em CH, gerando um ingrediente com possível ampla atividade funcional pela atividade biológica do CH em tecidos conjuntivos e pela atividade antioxidante do licopeno. / The objective of this research was to study the formation of lycopene particles in commercial powder of hydrolyzed collagen (HC) using supercritical CO2 (SC-CO2). The study consisted of three steps: the solubility measurement of HC in SC-CO2 by static method to know the affinity of HC by CO2, the formation of particles of physical mixtures composed of different ratios of HC/lycopene (4:1, 6:1, 8:1 and 10:1) by autoclaving with SC-CO2 at 140 bar and 50 °C under stirring at 1,250 rpm for 45 min to define the HC/lycopene ratio, and the study of the effect of other conditions of SC-CO2 (150 bar and 50 °C, 150 bar and 60 °C, 250 bar and 50 °C, 250 bar and 60 °C) in the particle formation of lycopene in HC to identify the best SC-CO2 condition. The resulting particles were characterized with respect to their morphology by scanning electron microscopy, size distribution by laser diffraction, thermal behavior by differential scanning calorimetry, chemical structure by Fourier transform infrared spectroscopy, charge release, and physical structure of the particles by confocal laser microscopy to know the mechanism of particle formation by SC-CO2 processing. The results indicated that HC is poorly soluble in SC-CO2 and therefore has no potential for supercritical micronization processes related to the solubility of the biomaterial in SC-CO2. In the study of ratios of HC/lycopene it was observed that the process with SC-CO2 at 140 bar and 50 °C allowed to obtain lycopene particles in HC with powder appearance of red color with intensity depending on the amount of initial lycopene, without important changes in the porous physical structure of HC, and an increase in particle size. It is recommended a 10:1 ratio of HC/lycopene, since this ratio showed less particle agglomeration, and formation of fissures on the surface of the particles facilitating the incorporation of lycopene into HC following a mechanism of supercritical impregnation propitiated by CO2 sorption and simultaneous drag of lycopene to the interior of the physical structure of the HC particles. In the exploration of other conditions of SC-CO2, at 60 °C (150/250 bar) a mass of viscoelastic appearance was obtained without utility for the formation of particles. However, at 50 °C was observed that the lycopene particles in HC formed with SC-CO2 at 150 bar, when compared with the particles formed with SC-CO2 at 250 bar evidenced the formation of fissures, which had positive influence in the dispersion and charge of lycopene in the internal structure of HC. In addition, analyzes of the thermal behavior and the infrared spectrum of these particles evidenced the formation of electrostatic interactions between lycopene and HC favored by SC-CO2 processing. Thus, it can be concluded that SC-CO2 processing at 140/150 bar and 50 °C could be used for the design of lycopene particles impregnated in HC, producing an ingredient with possible broad functional activity due to the biological activity of HC in connective tissues and the antioxidant activity of lycopene.

O objetivo desta pesquisa foi estudar a formação de partículas de licopeno em pó de colágeno hidrolisado (CH) comercial usando CO2 supercrítico (CO2-SC). O estudo consistiu em três etapas: a medida de solubilidade do CH em CO2-SC por método estático para conhecer a afinidade do CH pelo CO2, a formação de partículas de misturas físicas compostas de diferentes proporções de CH/licopeno (4:1, 6:1, 8:1 e 10:1) através de processamento em uma autoclave com CO2-SC a 140 bar e 50 °C em agitação de 1.250 rpm por 45 min para definir a proporção de CH/licopeno, e o estudo do efeito de outras condições de CO2-SC (150 bar e 50 °C, 150 bar e 60 °C, 250 bar e 50 °C, 250 bar e 60 °C) na formação de partículas de licopeno em CH para identificar a melhor condição de CO2-SC. As partículas resultantes foram caracterizadas com relação à sua morfologia por microscopia eletrônica de varredura, distribuição de tamanho por difração a laser, comportamento térmico por calorimetria diferencial de varredura, estrutura química por espectroscopia de infravermelho de transformada de Fourier, liberação de carga, e estrutura física interna das partículas por microscopia de laser confocal para conhecer o mecanismo de formação das partículas pelo processamento com CO2-SC. Os resultados indicaram que o CH é pouco solúvel em CO2-SC, motivo pelo qual não há potencial para processos de micronização supercrítica relacionados à solubilidade do biomaterial carreador em CO2-SC. No estudo de proporções de CH/licopeno foi observado que o processo com CO2-SC a 140 bar e 50 °C permite a obtenção de partículas de licopeno em CH na forma de pó de coloração vermelha com intensidade dependente da quantidade de licopeno inicial, sem mudanças importantes na estrutura física porosa do CH, e um aumento de tamanho das partículas. Recomenda-se a proporção 10:1 de CH/licopeno, pois nela se evidenciou menor aglomeração de partículas e formação de fissuras na superfície das partículas que facilitam a incorporação do licopeno em CH seguindo um mecanismo de impregnação supercrítica propiciado pela sorção de CO2 e arraste simultâneo de licopeno ao interior da estrutura física das partículas de CH. Na exploração de outras condições de CO2-SC, na temperatura de 60 °C (150/250 bar) obteve-se uma massa de aparência viscoelástica sem utilidade para a formação de partículas. Entanto, na temperatura de 50 °C foi observado que as partículas de licopeno em CH formadas com CO2-SC a 150 bar, quando comparadas com as formadas com CO2-SC a 250 bar, evidenciaram formação de fissuras que resultaram na melhor dispersão e maior carga de licopeno na estrutura interna do CH. Além disso, as análises do comportamento térmico e o espectro de infravermelho destas partículas evidenciaram a formação de interações eletrostáticas entre o licopeno e o CH favorecidas pelo processamento com CO2-SC. Assim, conclui-se que o processamento com CO2-SC a 140/150 bar e 50 °C poderia ser utilizada para o design de partículas de licopeno impregnadas em CH, gerando um ingrediente com possível ampla atividade funcional pela atividade biológica do CH em tecidos conjuntivos e pela atividade antioxidante do licopeno. / The objective of this research was to study the formation of lycopene particles in commercial powder of hydrolyzed collagen (HC) using supercritical CO2 (SC-CO2). The study consisted of three steps: the solubility measurement of HC in SC-CO2 by static method to know the affinity of HC by CO2, the formation of particles of physical mixtures composed of different ratios of HC/lycopene (4:1, 6:1, 8:1 and 10:1) by autoclaving with SC-CO2 at 140 bar and 50 °C under stirring at 1,250 rpm for 45 min to define the HC/lycopene ratio, and the study of the effect of other conditions of SC-CO2 (150 bar and 50 °C, 150 bar and 60 °C, 250 bar and 50 °C, 250 bar and 60 °C) in the particle formation of lycopene in HC to identify the best SC-CO2 condition. The resulting particles were characterized with respect to their morphology by scanning electron microscopy, size distribution by laser diffraction, thermal behavior by differential scanning calorimetry, chemical structure by Fourier transform infrared spectroscopy, charge release, and physical structure of the particles by confocal laser microscopy to know the mechanism of particle formation by SC-CO2 processing. The results indicated that HC is poorly soluble in SC-CO2 and therefore has no potential for supercritical micronization processes related to the solubility of the biomaterial in SC-CO2. In the study of ratios of HC/lycopene it was observed that the process with SC-CO2 at 140 bar and 50 °C allowed to obtain lycopene particles in HC with powder appearance of red color with intensity depending on the amount of initial lycopene, without important changes in the porous physical structure of HC, and an increase in particle size. It is recommended a 10:1 ratio of HC/lycopene, since this ratio showed less particle agglomeration, and formation of fissures on the surface of the particles facilitating the incorporation of lycopene into HC following a mechanism of supercritical impregnation propitiated by CO2 sorption and simultaneous drag of lycopene to the interior of the physical structure of the HC particles. In the exploration of other conditions of SC-CO2, at 60 °C (150/250 bar) a mass of viscoelastic appearance was obtained without utility for the formation of particles. However, at 50 °C was observed that the lycopene particles in HC formed with SC-CO2 at 150 bar, when compared with the particles formed with SC-CO2 at 250 bar evidenced the formation of fissures, which had positive influence in the dispersion and charge of lycopene in the internal structure of HC. In addition, analyzes of the thermal behavior and the infrared spectrum of these particles evidenced the formation of electrostatic interactions between lycopene and HC favored by SC-CO2 processing. Thus, it can be concluded that SC-CO2 processing at 140/150 bar and 50 °C could be used for the design of lycopene particles impregnated in HC, producing an ingredient with possible broad functional activity due to the biological activity of HC in connective tissues and the antioxidant activity of lycopene.

Plantas de Citrus regeneradas de tecidos juvenis demandam um longo período para a análise do fenótipo resultante em flores ou frutos. Este trabalho apresenta o mutante espontâneo de florescimento precoce de laranja doce, denominado \'x11\', como modelo para estudos de genômica funcional de Citrus. As frutas cítricas são ricas em carotenoides, pigmentos que possuem grande valor nutricional, como pró-vitamina A (?- ou ?-caroteno). Estudos de genômica funcional envolvendo genes da via biossintética dos carotenoides terão resultados rapidamente obtidos utilizando-se variedades com florescimento e frutificação precoce, como a laranjeira doce mutante \'x11\'. A laranjeira doce \'Sanguínea-de-Mombuca\' (SM) é uma variedade de polpa vermelha que acumula licopeno na polpa dos frutos, podendo ser considerada uma importante ferramenta no estudo da acumulação de carotenoides nos frutos de laranjeiras. Desta maneira, o objetivo deste estudo foi estabelecer a laranjeira \'x11\' como planta-modelo em experimentos de transformação genética visando estudos de genômica funcional dos genes PSY (fitoeno sintase), PDS (fitoeno desaturase), CRTISO (carotenoide isomerase), LCY-b (licpeno ?-ciclase) e ?-caroteno hidroxilase (HYb), envolvidos na biossíntese de carotenoides e utilizar a laranjeira SM como ferramenta no entendimento da acumulação dos carotenoides nos frutos de Citrus. Plantas de laranjeira \'x11\' foram transformadas com promotor de expressão preferencial para órgãos reprodutivos de Citrus controlando a expressão de gene repórter (gusA) para a análise da tecido especificidade. Foi realizada a otimização do protocolo de transformação genética de segmentos de epicótilo de laranjeira \'x11\' via Agrobacterium. A eficiência de transformação média foi de 18,6%, mas atingiu 29,6% no protocolo otimizado. Das 270 brotações positivas, cinco foram microenxertadas e aclimatizadas. Quatro dessas plantas exibiram as primeiras flores em três meses após o estabelecimento ex vitro, e a outra, dois meses mais tarde, independentemente da época do ano. A coloração histoquímica da atividade do gene gusA foi realizada em segmentos de caule, flores e frutos de plantas transgênicas aclimatizadas, com 5-7 meses de idade, confirmando a expressão constitutiva do gene gusA nesses órgãos. As plantas transformadas com a construção para o teste do promotor de expressão preferencial para órgãos reprodutivos de Citrus continuam em fase de desenvolvimento. Em seguida foi realizada a transformação genética de laranjeira \'x11\' para a superexpressão dos genes PDS e LCY-b1 e para a superexpressão do gene LCY-b1 e HYb em laranjeira SM. Também foi realizada a transformação genética de \'x11\' para o silenciamento do gene CRTISO e HYb e também para o silenciamento do gene CRTISO, em SM. A quantificação da expressão do gene-alvo em tecido foliar foi correlacionada ao número de cópias do cisgene inseridos em cada planta, revelando que o nível de expressão gênica não foi diretamente ligado ao número de cópias inseridas no genoma. Uma planta de laranjeira \'x11\' superexpressando o gene LCY-b1 frutificou e foi realizada a análise do perfil de carotenoides totais em relação ao fruto de uma planta não transformada. Neste evento houve aumento no teor de carotenoides totais e xantofilas, indicando o potencial da manipulação dos genes codificadores de enzimas da via biossíntese de carotenoides para alterações quantitativas e qualitativas destes pigmentos / Considering the perennial developmental phase of Citrus, plants regenerated from juvenile tissues require long period for analysis of the resulting phenotype in flowers or fruits. Herein, we present the spontaneous sweet orange mutant named \'x11\', as a model plant for functional genomics studies in Citrus due to the remarkable feature of early-flowering. Citrus fleshy fruits are rich in carotenoids which are pigments that have great nutritional value, such as pro-vitamin A (?- or ?-carotene). Functional genomics studies involving genes related to carotenoids biosynthesis pathway can be rapid generated by using the early flowering mutant, \'x11\' in sweet orange background. The fleshy fruit from the sweet orange \'Sanguínea-de-Mombuca\' (SM) has a red pulp due to accumulation lycopene that may be considered an important tool to investigate the accumulation of carotenoids in sweet orange fruits. Therefore, the aim of this study was to establish the orange mutant \'x11\'as model plants for genetic transformation and functional genomics analysis of key regulatory genes PSY (phytoene synthase), PDS (phytoene desaturase), CRTISO (carotenoid isomerase), LCY-b1 (licopene ?-cyclase) and ?-carotene hydroxylase (HYb) involved in the biosynthesis of carotenoids and to use the sweet orange SM as a tool in understanding the accumulation of carotenoids in sweet orange fruits. The mutant plants \'x11\' were transformed with gene reporter (gusA) under control of specific promoter for reproductive organs in Citrus for the tissue specificity analysis. We report a procedure for efficient regeneration and transformation using epicotyl segment explants of \'x11\' and Agrobacterium tumefaciens as a proof-of-concept. The average transformation efficiency was 18.6%, but reached 29.6% in the best protocol tested. Among 270 positive shoots, five were micrografted and acclimatized. Four of these plants exhibited the first flowers within three months after ex vitro establishment, and the other, two months later, regardless the period of the year. Transgenic plants harboring specific promoter for reproductive organs in Citrus are still under development. We transformed \'x11\' for overexpression of PDS or LCY-b1 genes, and to overexpress LCY-b1 or HYb in SM sweet orange. \'x11\' was transformed to silence CRTISO or HYb , and CRTISO gene in SM sweet orange. Then, quantification of target gene expression in leaf tissue was performed by correlating this information with the number of copies of cisgene inserted into each plant. According to the results, it is suggested that the level of gene expression is not directly linked to the number of copies inserted into the genome.One transgenic plant of \'x11\' overexpressing LCY-b1 produced flowers and fruits and the carotenoid profile analysis indicated an increased in content of total carotenoids and, especially, xanthophylls, clearly indicating the potential to manipulate expression of genes encoding enzymes of the carotenoid biosynthetic pathway to obtain qualitatively and quantitatively changes of these pigments