Orientador: Gláucia Maria Pastore / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-19T09:32:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fai_AnaElizabethCavalcante_D.pdf: 2054300 bytes, checksum: 82245332b8fef2de5e0f8a67509b102a (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Galactooligossacarídeos (GOS) são prebióticos sintetizados via transgalactosilação enzimática da lactose e existem vários modos de se obter os produtos sintetizados nesta reação. Com o objetivo de se produzir GOS e hidrolisar lactose, ß-galactosidase de Aspergillus oryzae (Sigma®) foi covalentemente imobilizada em celite e em quitosana em pó ativada com glutaraldeído, sendo as propriedades destas avaliadas e comparadas em relação à enzima livre. Uma coluna de leito empacotado foi utilizada para a produção de GOS e hidrólise da lactose nos sistemas imobilizados. Os oligossacarídeos foram obtidos com um máximo de produtividade de 14,42 e 3,50 g/L.h, partindo de uma solução de lactose 40% (p/v), na coluna de leito empacotado com quitosana e celite, respectivamente. A hidrólise da lactose foi de 50,00 e 84,74% após 24 horas utilizando quitosana e celite como suportes enzimáticos, respectivamente. A fim de verificar a habilidade de síntese de GOS por Pichia kluyveri e Pseudozyma tsukubaensis, isoladas de pêssego (Prunus persica) e nectarina (Prunus persica var. nucipersica), respectivamente, utilizou-se células íntegras e viáveis para fermentar um meio de lactose a 40% (p/v). Rendimento máximo de 14,01 e 15,71% (p/p) de GOS foi obtido desta fermentação em 24 horas por P. kluyveri e P. tsukubaensis, respectivamente. Uma estratégia sequecial de dois planejamentos experimentais foi utilizada para otimização de rendimento de GOS e, sob as condições validadas, a atividade de transgalactosilação de P. tsukubaensis resultou em 28,35% (p/p) de rendimento de GOS em 24 horas, com uma produção de 73,71 g/L e aproximadamente 50% de hidrólise de lactose, a partir de uma concentração inicial de lactose de 26% (p/v). Foi proposto, ainda, um processo associado de biossurfactante/biomassa para síntese de GOS a partir da lactose. O biossurfactante sintetizado por P. tsukubaensis em manipueira foi otimizado utilizando planejamento experimental e análise de superfície de resposta, considerando como resposta a tensão superficial e a concentração de biomassa. A mínima tensão superficial e a máxima concentração de biomassa observada foram de 26,87 mN/m e 10,50 g/L, respectivamente. A atividade de trasgalactosilação da biomassa de P. tsukubaensis, nas condições otimizadas do processo, resultou em uma produção de 73,12 g/L e em rendimento de 18,28% (p/p) em 24 horas, a partir de 40% (p/v) de lactose / Abstract: Galactooligosaccharides (GOS) are prebiotics synthesized by enzymatic lactose transgalactosylation and there are many modes in which GOS producing reactions can be performed. In order to produce GOS and to hidrolise lactose Aspergillus oryzae ß-galactosidase (Sigma®) was covalently immobilized on celite and on glutaraldehyde-treated chitosan powder and its properties were evaluated and compared with those of free enzyme. A packed bed column with lactose recycle was employed for production of GOS and lactose hydrolysis by immobilized systems. Oligosaccharides were obtained with a maximum productivity of 14.42 and 3.50 g/L.h, from 40% (w/v) lactose solution, in packed bed column with enzyme on chitosan and celite, respectively. Lactose was 50.00 and 84.74% hydrolyzed after 24 hours using chitosan and celite as enzyme support, respectively. In order to verify the ability to synthesize GOS from Pichia kluyveri, isolated from peach (Prunus persica), and Pseudozyma tsukubaensis, isolated from nectarine (Prunus persica var. Nucipersica), living whole cells were used to ferment 40% (w/v) lactose solution. A maximum yield of 14.01 and 15.71% (w/w) GOS was obtained from the fermentation in 24 hours by P. kluyveri and P. tsukubaensis, respectively. A sequential strategy of two experimental designs was used to optimize GOS yield and under the validated conditions the transgalactosylation activity of P. tsukubaensis resulted in 28.35% (w/w) of GOS yield at 24h, with a production of 73.71 g/L and approximately 50% of lactose hydrolysis, from 26% (w/v) initial lactose concentration. An associated process for biosurfactant/biomass for GOS synthesis from lactose was subsequently proposed. Biosurfactant synthesis by P. tsukubaensis on cassava wastewater was optimized using experimental design on the response of surface tension and biomass concentration. The minimum surface tension and maximum biomass concentration predicted and experimentally confirmed were 26.87 mN/m and 10.50 g/L, respectively. The transgalactosylation activity of P. tsukubaensis biomass at optimized conditions from 40% (w/v) lactose resulted in a GOS production of 73.12 g/L and a yield of 18.28% (w/w) in 24 hours / Doutorado / Ciência de Alimentos / Doutor em Ciência de Alimentos

Orientador: Mário Roberto Maróstica Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-19T21:17:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_VivianCristineCorreia_M.pdf: 754182 bytes, checksum: 49215dd5d03276c30e0579dcfc1f4984 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Prebióticos são componentes alimentares não-digeríveis que conferem benefícios à saúde do hospedeiro por meio da modulação de sua microbiota gastrintestinal, tais como a oligofrutose e os galacto-oligossacarídeos (GOS). Diversos estudos têm sugerido que estes dois prebióticos podem estar associados à melhora da saúde óssea. Nas mulheres, a perda óssea associada ao envelhecimento tem início na terceira década de vida, e é bastante acentuada pela deficiência de estrógenos na menopausa, tendo-se um maior risco de desenvolvimento de osteoporose, doença esquelética sistêmica caracterizada por baixa massa e deterioração da microarquitetura do osso, com aumento do risco de fraturas. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do consumo de oligofrutose, GOS e de sua combinação no metabolismo ósseo de ratas Wistar de meia-idade, nas quais ter-se-ia perda óssea associada ao envelhecimento e o estrógeno seria deficiente. Foi desenvolvido ensaio biológico com 32 ratas, divididas em 4 grupos: G1= dieta AIN-93M padrão (controle), G2=dieta AIN-93M com 5% de oligofrutose, G3=dieta AIN-93M com 5% de GOS, e G4=dieta AIN-93M com 5% de uma mistura deste prebióticos (1:1). A suplementação foi realizada por 16 semanas. Foram determinadas as concentrações séricas de paratormônio (PTH), ligante do receptor ativador do fator nuclear Kappa ß (RANK-L), osteoprotegerina (OPG) e interleucina 6 (IL-6) por meio de reações do tipo antígeno-anticorpo; a área óssea, conteúdo mineral ósseo e densidade mineral óssea da coluna lombar por meio de absorciometria por dupla emissão de raio-X (DXA), além de propriedades biomecânicas do fêmur dos animais em ensaio de flexão em três pontos. Na análise estatística dos resultados, utilizou-se o teste de Tukey para os dados paramétricos, e teste de Kruskal-Wallis para os dados não paramétricos, considerando p<0,05 como probabilidade mínima aceitável para diferença entre as médias. Não foram constatadas diferenças significantes entre os 4 grupos para todas as variáveis relacionadas ao metabolismo ósseo analisadas. Pode-se concluir que o consumo destes prebióticos nas concentrações do presente estudo por 16 semanas não contribuiu para melhorar a saúde óssea nesse grupo populacional / Abstract: Prebiotics are non-digestible food components that provide health benefits to the host through the modulation of the gastrointestinal microbiota, such as oligofructose and galactooligosaccharides (GOS). Several studies have demonstrated that consumption of these prebiotics might be associated with improved bone health. In women, age-related bone loss begins at the third decade of life, and it is markedly accentuated with estrogen deficiency at menopause, predisposing women at this stage to a higher risk of developing osteoporosis. This last is defined as a systemic skeletal disease characterized by low bone mass and microarchitectural deterioration of bone tissue, with a consequent increase in bone susceptibility to fracture. Thus, the aim of this study was to evaluate the effect of oligofructose, GOS and their combination on bone metabolism in aging female rats, in which age-related bone loss occurs and estrogen is deficient. Thirty-two female Wistar rats were divided in 4 groups: G1= AIN-93M standard diet (control), G2=AIN-93-M diet with 5% of oligofructose, G3=AIN-93-M diet with 5% of GOS, G4=AIN-93-M diet with 5% of a mixture of oligofructose and GOS (1:1). The dietary intervention was carried out for 16 weeks. Serum concentrations of parathyroid hormone (PTH), receptor activator of NF-kB ligand (RANK-L), osteoprotegerin (OPG) and interleukin-6 (IL-6) were determined through antigen-antibody reactions. Lumbar vertebrae bone area, bone mineral content and bone mineral density were measured using dual X-ray absorptiometry, and femur specimens were submitted to a three-point bending test in order to obtain it¿s biomechanical properties. Statistics was performed using Tukey test for parametric data and Kruskal-Wallis test for non-parametric data. Results were considered statistically different at p < 0.05. There were no significant differences between the groups for all variables related to bone metabolism. In conclusion, consumption of these prebiotic ingredients for 16 weeks in the concentrations of the present study did not improve bone health in aging female rats / Mestrado / Nutrição Experimental e Aplicada à Tecnologia de Alimentos / Mestre em Alimentos e Nutrição

Orientadores: Francisco Maugeri Filho, Andrea Limoeiro Carvalho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-22T11:19:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Michelon_Mariano_M.pdf: 21190388 bytes, checksum: 346134051a71b6148d3357e82826c8b8 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Galacto-oligossacarídeos (GOS) são oligossacarídeos não digeríveis que apresentam propriedades prebióticas, pois auxiliam na proliferação de bifidobactérias no cólon. Os GOS podem ser obtidos pela reação de transgalactosilação da galactose catalisada pela enzima ?-galactosidase a partir de substratos ricos em lactose. Neste processo, as misturas de açúcares obtidas após a síntese contêm além dos GOS, mono- e dissacarídeos residuais. Portanto, uma alternativa interessante para aumentar a participação dos GOS no mercado de alimentos funcionais e também incrementar seu valor comercial é sua separação dos demais açúcares. Para tal finalidade, os processos de separação por membranas de nanofiltração podem ser empregados. Estes apresentam vantagens em relação aos processos cromatográficos como a economia de energia e a simplicidade de operação e de ampliação de escala. Deste modo, o objetivo deste trabalho foi desenvolver uma metodologia para purificação de GOS utilizando membranas de nanofiltração. A partir de uma solução modelo contendo GOS, lactose, glicose e galactose, as membranas de nanofiltração NP010 e NP030 constituídas de polietersulfonas com massa molecular de corte de 1000 e 400 Da, respectivamente, e as membranas Desal 5-DK, Desal 5-DL e Desal 5-HL ambas constituídas de poliamidas aromáticas com massa molecular de corte de 150-300 Da foram utilizadas em um sistema de escala laboratorial que simula um processo de filtração tangencial na pressão de 3 MPa a 30°C. A membrana NP030 foi selecionada, pois apresentou nestas condições o maior fator de purificação (FP) de 1,68±0,06, diferindo-se estatisticamente das demais membranas testadas. Após a etapa de seleção, foi conduzido um delineamento composto 22, com faces centradas e tréplicas nos pontos centrais, totalizando 11 ensaios, variando a pressão de operação do sistema (2 a 4 MPa) e a temperatura do processo (15 a 55°C). A pressão de 3 MPa e a temperatura de 35°C resultaram nos maiores valores de FP (>1,77). Em seguida, um processo de diafiltração descontínua foi realizado com a finalidade de aumentar a pureza da solução retida e verificou-se que após a 1º etapa de diafiltração o valor de FP (~1,87) manteve-se constante até o 4º ciclo de diafiltração. As análises das micrografias obtidas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostram que a membrana NP030 apresenta deposições de solutos e adesão de micro-organismos na superfície filtrante após sua utilização e lavagem com água, indicando a necessidade de um controle das incrustações e do biofouling para sua reutilização. As micrografias obtidas através de MEV do suporte da membrana indicaram uma possível compactação física. Como etapa subsequente, foi realizada uma validação industrial do processo, utilizando uma unidade piloto de filtração de fluxo tangencial com um módulo espiral da membrana NP030. Foi possível observar que a solução final retida apresentou após 3900 s um valor de FP de 2,55 e uma recuperação de GOS de 97,82%. Foi possível identificar os mecanismos de incrustações dos poros através dos valores dos coeficientes cinéticos de adsorção e pode-se concluir que as incrustações da galactose e da glicose correspondem a um modelo padrão de bloqueio dos poros, enquanto que para os GOS e a lactose a um modelo de bloqueio parcial. Foi estimado o tamanho médio dos poros de permeção da membrana NP030, sendo possível afimar que a probabilidade dos poros de permeação da membrana estarem contidos no intervalo entre 1,94-3,47 nm é de 68,2%. Com estes resultados, pode-se afirmar que as membranas de nanofiltração podem ser utilizadas como uma etapa inicial na purificação dos GOS obtidos através de síntese enzimática. Para obtenção de uma solução com pureza comercial, outras técnicas de purificação deveram ser aplicadas após a nanofiltração / Abstract: Galactooligosaccharides (GOS) are oligosaccharides that present non-digestible prebiotic properties because they assist in the proliferation of bifidobacteria in the human colon. GOS may be obtained by the transgalactosylation reaction of galactose catalyzed by the ?- galactosidase enzyme from substrates rich in lactose. In this process the mixtures of sugars obtained after synthesis contain not only GOS, but also mono-and disaccharide residues. Thus, an interesting alternative to increase the participation of GOS in the functional foods market and also enhance its commercial value is its separation from other sugars. For this purpose, separation processes utilizing nanofiltration membranes may be employed. These processes have advantages over chromatographic processes including energy saving and simplicity of operation and scale increase. The objective of this study was therefore to develop a methodology for purification of GOS using nanofiltration membranes. From a solution containing GOS, lactose, glucose and galactose, the nanofiltration membranes NP010 and NP030, composed of polyethersulfones with molecular weight cut-offs of 1000 Da and 400, respectively, as well as the membranes Desal 5-DK, Desal 5-DL and Desal 5-HL made of aromatic polyamides with molecular mass cut-offs of 150-300 Da were used in a system that simulates a laboratory scale cross-flow filtration process at a pressure of 3 MPa at 30°C. The NP030 membrane was selected because at these conditions it presented the highest purification factor (PF) of 1.68±0.06, statistically different from the other membranes tested. After the selection step, a compound 22 design was conducted with centered faces and triplicate of the central points, totaling 11 assays, varying the operating pressure of the system (2 to 4 MPa) and the process temperature (15 to 55°C). The pressure of 3 MPa and temperature of 35°C resulted in the highest PF values (>1.77). Then a discontinuous diafiltration process was carried out in order to increase the purity of the retained solution, where it was found that after the 1st diafiltration step the PF (~1.87) remained constant until the 4th diafiltration step. Analyses of the micrographs obtained by scanning electron microscopy (SEM) showed that membrane NP030 presents deposits of solutes and adhesion of microorganisms on the filter surface after use and washing with water, indicating the need for control of fouling and biofouling for reuse. The SEM micrographs of the membrane support indicated a possible physical compaction. In a subsequent step, an industrial validation of the process was performed using a pilot tangential flow filtration unit with a model NP030 spiral membrane. It was observed that the final solution retained after 3900 s presented a PF value of 2.55 and a recovery of 97.82% GOS. It was possible to identify the fouling mechanisms of the pores using values of the kinetic adsorption coefficients and it could be concluded that galactose and glucose fouling corresponded to a standard blocking model of the pores, while for lactose and GOS a partial blocking model. The average pore size of the NP030 membrane was estimated, thus it was possible to affirm the probability of the membrane permeation pores in the interval between 1.94-3.47 nm, which was 68.2%. Based on these results, nanofiltration membranes may be used as an initial step in purification of GOS obtained by enzymatic synthesis. To obtain a solution with commercial purity, other purification techniques should be applied after nanofiltration / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestre em Engenharia de Alimentos

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