Diante da biodiversidade de micro-organismos existentes na natureza e da necessidade de descobrir novos biocatalisadores para a síntese de bloco de construções quirais e de produtos químicos de alto valor agregado, o presente trabalho teve como objetivo realizar a bioprospeção de micro-organismos para aplicação em reações de oxidação enantiosseletiva de álcoois. Os micro-organismos foram obtidos pelo processo de isolamento induzido de amostras de solo/sedimento coletadas no Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira (PETAR) e na Antártica. A partir das amostras coletadas (43 de solo e 13 de sedimento) foram isolados 130 microorganimos mesofílicos (isolados de amostras de solo do PETAR) e 232 microorganimos psicrofílicos/psicrotróficos (isolados de amostras de solo/sedimento da Antártica). Realizamos também a avaliação do espectro de atividade enzimática dos micro-organismos em reações de oxidação enantiosseletiva, e para isso empregamos derivados para substituídos do (R,S)-1-(fenil)etanol. Dentre os micro-organismos estudados, 15 psicrofílicos/psicrotróficos e 11 micro-organismos mesofílicos apresentaram álcool desidrogenases que catalisaram a oxidação do enantiômero (S) do álcool racêmico à sua correspondente cetona. Nesses casos, as linhagens possuem atividade de álcool desidrogenase em que o rendimento de obtenção da cetona foi > 10 % e excesso enantiomérico > 60 %. Por outro lado 6 micro-organismos mesofílicos apresentaram álcool desidrogenases que catalisam a oxidação do enantiômero (R) do álcool racêmico à sua correspondente cetona. Foi realizada a caracterização taxonômica para alguns micro-organismos através do sequenciamento do 16S rDNA. Dentre os micro-organismos caracterizados, destacaram-se as bactérias Flavobacterium sp., Arthrobacter sp., Acinetobacter sp., e o Bacillus sp. por apresentar excelente atividade enzimática. Flavobacterium sp. e a Arthrobacter sp. foram selecionadas para o estudo de otimização da reação de oxidação do (R,S)-1-(4- metilfenil)etanol. Nesse processo foram utilizadas as células ressuspensas em tampão fosfato em diferentes temperaturas (5-30 ºC) e tempos reacionais (24-72 horas). A partir desse estudo, observou-se que a Flavobacterium sp. possui uma excelente atividade enzimática a 10 ºC e a Arthrobacter sp. a 25 ºC. Foram determinadas curvas de crescimentos destas bactérias em 15, 20 e 25 ºC, em que ambas apresentaram crescimento ótimo a 25 ºC, indicando que estas bactérias são psicrotróficas / In the view of the microorganisms biodiversity in nature and the necessity to discover new biocatalysts for chiral synthesis of building blocks and high value-added chemical products, the present work was aimed at making the bioprospection of microorganisms for application in enantioselective oxidation reactions of alcohols. Microorganisms were isolated by enrichment technique from soil/sediment samples collected from the State Park of Alto Ribeira (PETAR) and Antarctic. 130 Mesophilic microorganisms were isolated from soil samples of PETAR, and 232 psychrophilic/psychrotrophic microorganisms from soil/sediment samples of Antarctic. We also evaluated the enzymatic activity of the microorganisms in enantioselective oxidation reactions, by using derivatives of substituted para (RS)-1- phenylethanol as substrates. Among the studied microorganisms, 15 psychrophile/psychrotrophic and 11 mesophilic strains contain alcohol dehydrogenases that catalyze the (S)-enantiomer oxidation of racemic alcohols to its corresponding ketone. In these cases, the strains showed alcohol dehydrogenase activity in which the ketone yields were higher than 10 % and the enantiomeric excess >60 %. Moreover, 6 mesophilic microorganisms showed alcohol dehydrogenases that catalyze the R)-enantiomer oxidation of racemic alcohols to its corresponding ketone. It was performed taxonomic characterization for some microorganisms by sequencing the 16S rDNA. Among the characterized microorganisms, Flavobacterium sp., Arthrobacter sp., Acinetobacter sp. and Bacillus sp. showed excellent enzymatic activity. The Flavobacterium sp. and Arthrobacter sp. were selected for optimization study of oxidation of the (R,S)-1-(4-methyl-phenyl)ethanol. In this process, bacterial cells were resuspended in phosphate buffer at different temperatures (5-30 °C) and reaction times (24-72 h). From these studies, it was observed that the Flavobacterium sp. has an excellent enzymatic activity at 10 ºC and Arthrobacter sp. at 25 ºC. We determined the growth curves of these bacteria in 15, 20 and 25 ° C. Both strains showed optimum growth at 25 ° C, indicating that these bacteria are psychrotrophics.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-04-25Bitstream added on 2014-06-13T20:08:23Z : No. of bitstreams: 1 monteiro_ac_me_rcla.pdf: 419901 bytes, checksum: 6e17ba68310913d5db3d8de5269a40dd (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / As pectinases são enzimas com importantes aplicações econômicas, especialmente na indústria alimentícia. Pectinases termoestáveis, produzidas por microrganismos termofílicos, apresentam uma série de características que favorecem sua aplicação em processos industriais, como, por exemplo, estabilidade em ampla faixa de pH e temperatura e maior tolerância a agentes químicos desnaturantes de proteínas. Contudo, os principais microrganismos empregados na produção de poligalacturonases (PGs) são fungos mesofílicos. O presente trabalho teve por objetivo realizar um estudo comparativo de produção de PGs em fermentação em estado sólido (FES) por fungos mesofílicos e termofílicos. Foram utilizados os fungos mesofílicos Aspergillus niger NRRL 3112 e Penicillium itallicum IZ 1584, reconhecidos como bons produtores de PGs, os termofílicos Thermomyces lanuginosus ROB e Rhizomucor pusillus A13.36 e o termodúrico Aspergillus fumigatus N31. Os microrganismos foram cultivados em FES em farelo de trigo, os mesofílicos a 27ºC e os demais a 45ºC, por períodos de 10 a 15 dias. Os maiores produtores de PG foram P. itallicum IZ 1584 (51U/g) e A. fumigatus N31 (59,40 U/g). As PGs dos fungos termofílicos apresentaram maiores valores de temperatura ótima e maior termoestabilidade que as dos mesofílicos. T. lanuginosus produziu PG com maior valor de temperatura ótima (70ºC). A. fumigatus produziu a PG mais termoestável, que conservou 100% da atividade original após 1 h de incubação a 50ºC em ausência de substrato. Cromatografias em filtração em gel e zimogramas revelaram a expressão de 7 isoformas de PG em A. niger NRRL 3112, 3 isoformas em P. itallicum IZ 1584, T. lanuginosus ROB e R. pusillus, e 2 isoformas em A. fumigatus N31. / Pectinases are enzymes with important economic applications, especially in food industry. Termostable pectinases, produced by termophilic microorganisms, display an array of characteristics that support their application in industrial processes, such as stability through a wide pH and temperature range, as well as higher tolerance to protein denaturating chemical agents. However, the major microoganisms employed in polygalacturonases (PGs) prodution are mesophilic fungi. The present work aimed to make a comparative study of PG production by mesophilic and thermophilc fungi in Solid-State Fermentation (SSF). The fungi employed were the mesophilic Aspergillus niger NRRL 3112 and Penicillium itallicum IZ 1584, both known as good PGs producers, the thermophilic Thermomyces lanuginosus ROB and Rhizomucor pusillus A13.36 and the termoduric Aspergillus fumigatus N31. The fungi were bred in wheat bran in SSF, the mesophilic at 27ºC and the others at 45ºC, during periods of 10 to 15 days. The higher PGs producers where P. itallicum IZ 1584 (51U/g) and A. fumigatus N31 (59,40 U/g). PGs of thermophilc fungi have shown higher values of optimum temperature and termostability than mesophilic PGs. T. lanuginosus produced PG with the higher value of optimum temperature for activity (70ºC). A. fumigatus have shown the most thermostable PG, which mantained 100% of its original activity after 1 h of incubation at 50ºC in absence of substrate. Gel filtration chromatography and zymograms revealed the expression of 7 PG isoforms for A. niger, 3 isoforms for P. itallicum IZ 1584, T. lanuginosus ROB and R. Pusillus, and 2 isoforms for A. fumigatus N31.

Diante da biodiversidade de micro-organismos existentes na natureza e da necessidade de descobrir novos biocatalisadores para a síntese de bloco de construções quirais e de produtos químicos de alto valor agregado, o presente trabalho teve como objetivo realizar a bioprospeção de micro-organismos para aplicação em reações de oxidação enantiosseletiva de álcoois. Os micro-organismos foram obtidos pelo processo de isolamento induzido de amostras de solo/sedimento coletadas no Parque Estadual Turístico do Alto Ribeira (PETAR) e na Antártica. A partir das amostras coletadas (43 de solo e 13 de sedimento) foram isolados 130 microorganimos mesofílicos (isolados de amostras de solo do PETAR) e 232 microorganimos psicrofílicos/psicrotróficos (isolados de amostras de solo/sedimento da Antártica). Realizamos também a avaliação do espectro de atividade enzimática dos micro-organismos em reações de oxidação enantiosseletiva, e para isso empregamos derivados para substituídos do (R,S)-1-(fenil)etanol. Dentre os micro-organismos estudados, 15 psicrofílicos/psicrotróficos e 11 micro-organismos mesofílicos apresentaram álcool desidrogenases que catalisaram a oxidação do enantiômero (S) do álcool racêmico à sua correspondente cetona. Nesses casos, as linhagens possuem atividade de álcool desidrogenase em que o rendimento de obtenção da cetona foi > 10 % e excesso enantiomérico > 60 %. Por outro lado 6 micro-organismos mesofílicos apresentaram álcool desidrogenases que catalisam a oxidação do enantiômero (R) do álcool racêmico à sua correspondente cetona. Foi realizada a caracterização taxonômica para alguns micro-organismos através do sequenciamento do 16S rDNA. Dentre os micro-organismos caracterizados, destacaram-se as bactérias Flavobacterium sp., Arthrobacter sp., Acinetobacter sp., e o Bacillus sp. por apresentar excelente atividade enzimática. Flavobacterium sp. e a Arthrobacter sp. foram selecionadas para o estudo de otimização da reação de oxidação do (R,S)-1-(4- metilfenil)etanol. Nesse processo foram utilizadas as células ressuspensas em tampão fosfato em diferentes temperaturas (5-30 ºC) e tempos reacionais (24-72 horas). A partir desse estudo, observou-se que a Flavobacterium sp. possui uma excelente atividade enzimática a 10 ºC e a Arthrobacter sp. a 25 ºC. Foram determinadas curvas de crescimentos destas bactérias em 15, 20 e 25 ºC, em que ambas apresentaram crescimento ótimo a 25 ºC, indicando que estas bactérias são psicrotróficas / In the view of the microorganisms biodiversity in nature and the necessity to discover new biocatalysts for chiral synthesis of building blocks and high value-added chemical products, the present work was aimed at making the bioprospection of microorganisms for application in enantioselective oxidation reactions of alcohols. Microorganisms were isolated by enrichment technique from soil/sediment samples collected from the State Park of Alto Ribeira (PETAR) and Antarctic. 130 Mesophilic microorganisms were isolated from soil samples of PETAR, and 232 psychrophilic/psychrotrophic microorganisms from soil/sediment samples of Antarctic. We also evaluated the enzymatic activity of the microorganisms in enantioselective oxidation reactions, by using derivatives of substituted para (RS)-1- phenylethanol as substrates. Among the studied microorganisms, 15 psychrophile/psychrotrophic and 11 mesophilic strains contain alcohol dehydrogenases that catalyze the (S)-enantiomer oxidation of racemic alcohols to its corresponding ketone. In these cases, the strains showed alcohol dehydrogenase activity in which the ketone yields were higher than 10 % and the enantiomeric excess >60 %. Moreover, 6 mesophilic microorganisms showed alcohol dehydrogenases that catalyze the R)-enantiomer oxidation of racemic alcohols to its corresponding ketone. It was performed taxonomic characterization for some microorganisms by sequencing the 16S rDNA. Among the characterized microorganisms, Flavobacterium sp., Arthrobacter sp., Acinetobacter sp. and Bacillus sp. showed excellent enzymatic activity. The Flavobacterium sp. and Arthrobacter sp. were selected for optimization study of oxidation of the (R,S)-1-(4-methyl-phenyl)ethanol. In this process, bacterial cells were resuspended in phosphate buffer at different temperatures (5-30 °C) and reaction times (24-72 h). From these studies, it was observed that the Flavobacterium sp. has an excellent enzymatic activity at 10 ºC and Arthrobacter sp. at 25 ºC. We determined the growth curves of these bacteria in 15, 20 and 25 ° C. Both strains showed optimum growth at 25 ° C, indicating that these bacteria are psychrotrophics.