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My thesis research investigated monoterpene responses in jack pine (Pinus banksiana Lamb.) to different agents to better understand how these responses may influence the spread of the mountain pine beetle (Dendroctonus ponderosae Hopkins; MPB) in the boreal forest. The results support that monoterpenes are inducible responses in jack pine. In the first study, methyl jasmonate application elicited the greatest response in juvenile and mature trees suggesting that jasmonic acid plays a role in jack pine defence responses. In the cross-induction study, I found evidence of an increase in resistance to Grosmannia clavigera with prior jack pine budworm defoliation (Choristoneura pinus pinus Freeman; JPBW). In contrast, needle monoterpenes greatly increased after G. clavigera inoculation and continued to increase during JPBW defoliation; however, JPBW increased its feeding rate to compensate for a change in host quality. Overall, monoterpene induction in jack pine depended on the agent(s) involved and their order. The systemic responses that were observed may have implications for MPB spread in the boreal forest. / Forest Biology and Managment

Many workers are daily exposed to chemical risks in their work place that has to be assessed and controlled. Due to exposure variability, repeated and random measurements should be conducted for valid estimates of the average exposure. Traditionally, experts such as safety engineers, work environment inspectors, and occupational hygienists, have performed the measurements. In self assessment of exposure (SAE), the workers perform unsupervised exposure measurements of chemical agents. This thesis studies a prerequisite for SAE, i.e. the workers’ mental models of chemical exposure. Further, the workers’ mental models are contrasted with experts’ reasons and decision criteria for measurement. Both qualitative and quantitative data generated from three studies (Paper I, II, and III) were used to describe the workers’ mental model of chemical exposure. SAE was introduced to workers in three different industries; transports (benzene), sawmill industry (monoterpenes), and reinforced plastic industry (styrene). By interviews, qualitative data were collected on the workers’ interpretation of measurement results and preventive actions. To evaluate the validity of worker measurement, the measurements were compared with expert measurements. The association between each worker’s number of performed measurement and mean level and variability in exposure concentrations was calculated. Mean absolute percent/forecast error (MAPE) was used to assess whether the workers’ decision models were in accordance with a coherence or correspondence model. In Paper IV, experts (safety engineers, work environment inspectors, and occupational hygienists) were interviewed to elucidate their mental models about the triggers and decision criteria for exposure measurements. The results indicate that the workers’ measurement results were in agreement with experts’. However, the measurement results were not a strong enough signal to induce workers to take preventive actions and sustained exposure measurements even if the measurement result were close to the occupational exposure limit. The fit was best for the median model, indicating that the workers’ mental models for interpretation of measurement data can best be described by the coherence theory rather than by the correspondence theory. The workers seemed to mentally reduce the variation in the exposure to a measure of central tendency (the median), and underestimated the average exposure level. The experts were found to directly take preventive actions instead of performing exposure measurements. When they performed exposure measurements, a worst case sampling strategy was most common. An important trigger for measurement for the experts was “request from the employer” (safety engineers), “legal demands” (work environment inspectors), and “symptoms among workers” (occupational hygienists). When there was a trigger, all experts mentioned expectations of high exposure level as a decision criterion for measurements. In conclusion, the studies suggest that workers’ mental interpretation model is best described in terms of a coherence model rather than a model of correspondence. The workers reduced the variation mentally in favor of an estimate of average exposure (median), which may imply that they underestimate short-term, high exposure health risks. A consequence is that interpretation of measurements such as SAE cannot be given to the individual worker without some support, e.g. from an expert. However, experts often chose to directly take preventive actions, without measuring the exposure. The results indicate that also the experts need support e.g. from the legal system if exposure measurements are to be done.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:59:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arquivototal.pdf: 12262121 bytes, checksum: 2c0c8aa4e0b4b5920d10e406ad12ef1a (MD5) Previous issue date: 2012-08-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Trichophyton rubrum is the main responsible microorganism of chronic cases of dermatophytosis on nails, feet, hands, torso, neck and scalp, with high rates of resistance to antifungal agents. The clinical and epidemiological importance concerned dermatophytosis encourage studies for searching of new antifungal agents. In this context, attention has been drawn to the products from aromatic plants, especially essential oils and their components. The monoterpenes stands out due to widespread recognition of its antimicrobial activity. Therefore, it was investigated the antifungal activity of the monoterpenes citronellal, geraniol and citronellol against 14 strains of T. rubrum. For this, it was determined the minimum inhibitory concentration (MIC) of each drug, as well as their effects on mycelial growth (dry weight), the viability (logCFU/mL), conidial germination and morphogenesis. The action of the drugs on the fungal cell wall (test with sorbitol) and on the fungal cell membrane (release of cellular material, complex with ergosterol and ergosterol synthesis) were also investigated. Moreover, it was analyzed the interference on the infectivity of T. rubrum (in vitro nail infection). Among the tested monoterpenes, geraniol and citronellol were the most potent, since they showed lower MIC values. Assays were performed with geraniol (MIC = 32 μg/mL and MICx2 = 64 μg/mL) and citronellol (MIC = 128 μg/mL and MICx2 = 256 μg/mL), they significantly inhibited the mycelial growth and conidial germination. The monoterpenes showed fungicidal effect and caused caused abnormalities in morphogenesis showing large, short and twisted hyphal in the strains ATCC1683 and LM422. With sorbitol, the MIC values of these monoterpenes increased against the strain ATCC1683, suggesting action on the fungal cell wall. The results of the assays on the cell membrane showed that geraniol and citronellol released intracellular material, formed complexes with the ergosterol and decreased content of ergosterol. Therefore, the results suggest that that geraniol and citronellol act on the membrane of T. rubrum by a mechanism that appears to involve a complex with ergosterol and inhibition its biosynthesis, indirectly affecting the cell wall and causing cell lysis. Moreover, geraniol and citronellol at MIC and MICx2 also prevented infection of T. rubrum on nail fragments. Thus, the monoterpenes geraniol and citronellol are presented as promising antifungal agents, with potential applicability in the treatment of dermatophytosis, especially against the agent T. rubrum. / Trichophyton rubrum é o principal agente responsável por quadros crônicos de dermatofitoses em unhas, nos pés, nas mãos, no tronco, pescoço e couro cabeludo, com altos índices de resistência aos antifúngicos. A importância clínica e epidemiológica dispensada às dermatofitoses impulsionam estudos que visam à descoberta de novos agentes antifúngicos. Neste contexto, grande atenção vem sendo dada aos produtos oriundos de plantas aromáticas, especialmente os óleos essenciais e seus componentes. Entre estes, os monoterpenos se destacam por possuírem amplo reconhecimento do seu poder antimicrobiano. Por isso, foi investigada a atividade antifúngica dos monoterpenos citronelal, geraniol e citronelol frente a 14 cepas de T. rubrum. Para tal, foi determinada a concentração inibitória mínima (CIM) de cada produto, como também os seus efeitos sobre o crescimento micelial (massa seca), a viabilidade (LogUFC/mL), a germinação de conídios e a morfogênese de T. rubrum. A ação dos produtos sobre a parede celular fúngica (ensaio com sorbitol) e sobre a membrana plasmática fúngica (perda de material citoplasmático, complexação com ergosterol e síntese de ergosterol) também foi investigada. Além disso, foi analisada a interferência sobre a infectividade de T. rubrum (infecção in vitro em unhas). Entre os monoterpenos testados, geraniol e citronelol foram os mais potentes, pois apresentaram menores valores de CIM. Ensaios foram realizados com geraniol (CIM = 32 μg/mL e CIMx2 = 64 μg/mL) e citronelol (CIM = 128 μg/mL e CIMx2 = 256 μg/mL), nos quais eles inibiram significativamente o desenvolvimento micelial e a germinação dos conídios. Os monoterpenos apresentaram efeito fungicida e provocaram alterações na morfogênese formando hifas largas, curtas e tortuosas nas cepas ATCC1683 e LM422. Com sorbitol, os valores de CIM desses monoterpenos aumentaram frente à cepa ATCC1683, sugerindo ação sobre a parede celular fúngica. Os resultados dos ensaios sobre a membrana plasmática mostraram que geraniol e citronelol provocaram liberação de material intracelular, formaram complexos com o ergosterol e diminuíram o conteúdo de ergosterol. Diante dos resultados, sugere-se que o geraniol e citronelol atuam sobre a membrana de T. rubrum por um mecanismo que parece envolver a complexação com o ergosterol e inibição de sua biossíntese, afetando indiretamente a parede celular e ocasionando lise celular. Além do mais, geraniol e citronelol, na CIM e CIMx2, também inibiram a infecção de T. rubrum em fragmentos ungueais. Dessa maneira, os monoterpenos geraniol e citronelol se apresentam como promissores agentes antifúngicos, com potencial aplicabilidade no tratamento das dermatofitoses, em especial contra o agente T. rubrum.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:59:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArquivoTotal.pdf: 1079470 bytes, checksum: 8e1fcb4be2280e060a888b32dd42ae68 (MD5) Previous issue date: 2012-11-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Medicinal plants are widely used by human to treat their ailments since the dawn of civilization. Among the most diverse plant species have attracted some interest from researchers, as is the case of "Aromatic Plants" whose activity has been attributed to essential oils. The R-(+)-limonene is a monoterpene found in several species of herbs. Studies have shown that this compound has several pharmacological activities among them, gastroprotective and antitumor. The present study aims to investigate the anxiolytic effect and inhalation toxicity in two phases: psychopharmacological and toxicological evaluation. Initially, a case of inhalation has been standardized to obtain concentration values ideal for application of the substance. After this, it was evaluated the anxiolytic activity of R-(+)-limonene in the elevated plus maze (EPM). Results showed that the substance does not have anxiolytic effects at the concentrations and at times determined. Then the animals were exposed to a daily the substance, being evaluated psychopharmacological activity through the LCE, and toxicity through biochemical and hematologic tests. The results of the EPM showed a characteristic anxiogenic possibly related to irritation that limonene causes olfactory pathways. In hematological examinations, there was a decrease in hematocrit and red blood cell hemolysis caused by continuous use of R (+) limonene inhalation. The high values of MCV, MCH and MCHC suggest changes in metabolism in the hippocampus antagonize the anxiolytic effect of the test substance. In biochemical tests there was an increase in blood glucose, creatinine, AST and lactate dehydrogenase. Increased AST is suggestive of hemolytic anemia, whereas the increase of lactate dehydrogenase is suggestive of folate deficiency or vitamin B12. Therefore, the R (+) limonene in exposure performed with cytotoxic characteristics at a concentration of 5% when administered daily for 30 days. / As plantas medicinais são largamente utilizadas pelo homem no tratamento dos seus males desde os primórdios da civilização. Entre as mais diversas espécies vegetais algumas têm despertado interesse dos pesquisadores, como é o caso das Plantas Aromáticas cuja atividade tem sido atribuída aos óleos essenciais. O R-(+)-limoneno é um monoterpeno encontrado em várias espécies de plantas aromáticas. Estudos demonstraram que esse composto apresenta atividades farmacológicas (ansiolítica, gastroprotetora, antitumorais) possuindo um baixo perfil de toxicidade. O presente estudo tem como objetivo investigar o efeito ansiolítico e a toxicidade por via inalatória. Para tanto, uma caixa de inalação foi padronizada afim de obter valores de concentrações ideais para aplicação da substância. Após, foi avaliado a atividade ansiolítica do R-(+)-limoneno no labirinto em cruz elevado (LCE). Resultados mostraram que a substancia não possui efeitos ansiolíticas para as concentrações e tempos determinados. Em seguida, os animais foram expostos a uma exposição diária (30 dias) à substância sendo avaliados a atividade psicofarmacológica, através do LCE, e a toxicidade, através de exames bioquímicos e hematológicos. Os resultados do LCE mostraram uma característica ansiogênica possivelmente relacionada à irritação que o limoneno causa nas vias olfatórias. Nos exames hematológicos houve uma diminuição no eritrócitos e hematócrito devido a hemólise causada por uso contínuo de R-(+)-limoneno por via inalatória. Os valores elevados de VCM, HCM e CHCM sugerem alterações no metabolismo no hipocampo antagonizando o efeito ansiolítico da substância em estudo. Nos exames bioquímicos houve um aumento na glicemia, creatinina, AST e lacato desidrogenase. O aumento da AST é sugestivo de anemia hemolítica; já o aumento do lactato desidrogenase é sugestivo para deficiência de folatos ou vitamina B12. Portanto, o R-(+)-limoneno em exposição prolongada se apresentou com características tóxicas em uma concentração de 5%.

Orientador: Cleverton Roberto de Andrade / Resumo: O terpinen-4-ol (TP-4-ol) é um monoterpeno que constitui de 30-48% dos quimiotipos de óleos essenciais de plantas, como a Melaleuca alternifólia, laranjeira, pimenteira entre outras, apresentando propriedade anti-inflamatória, anticancerígena entre outras, caracterizadas como agentes quimiopreventivos e citoprotetores, respectivamente, contra as lesões com potencial de malignização e/ou malignas (LPMM) de língua e as hepato ou nefrotoxicidade. Sendo assim, o objetivo de nosso estudo foi avaliar o TP-4-ol quanto às propriedades quimiopreventivas sobre LPMM de língua e citoprotetoras ou citotóxicas sobre o fígado e rim de ratos quimicamente induzidos por óxido de 4-nitroquinolina (4-NQO). Além disso, avaliamos o TP-4-ol quanto ao seu potencial indutor de hepato e nefrotoxicidade em ratos saudáveis. Os 64 ratos foram divididos aleatoriamente para o experimento de 16 semanas, nos grupo 1 ratos saudáveis ou grupo 2 ratos oncológicos de língua (n=8) e os grupos de intervenções com [g/Kg de TP-4-ol] ratos saudáveis tratados [0,035] do grupo 3 e [0,0035] grupo 4, ratos oncológicos tratados [0,035] do grupo 5 e [0,0035] grupo 6 (n=12). Foram analisados os parâmetros biométricos (peso do corpo, língua, fígado e rim; consumo de água e ração); bioquímicos do fígado (alanina aminotransferase, aspartato aminotransferase, fosfatase alcalina) e rim (ureia e creatinina); macroscópicos da língua (tamanho e lesões fundamentais), fígado e rim (tamanho); e microscópicos da língu... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Submitted by Jos? Henrique Henrique (jose.neves@ufvjm.edu.br) on 2017-05-03T18:31:57Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) renata_couto_avila.pdf: 1413291 bytes, checksum: 669e7c9a25e57d1c58d553d00cbb588a (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2017-05-17T12:06:16Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) renata_couto_avila.pdf: 1413291 bytes, checksum: 669e7c9a25e57d1c58d553d00cbb588a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-17T12:06:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) renata_couto_avila.pdf: 1413291 bytes, checksum: 669e7c9a25e57d1c58d553d00cbb588a (MD5) Previous issue date: 2016 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Funda??o de Amparo ? Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / Por causa da introdu??o de pragas ex?ticas, as planta??es de Eucalipto est?o sofrendo com consider?veis perdas na produ??o por todo o territ?rio brasileiro. Uma dessas pragas foi detectada em 2008 e ? conhecida como percevejo bronzeado (Thaumastocoris peregrinus). Essa praga de origem Australiana se espalhou rapidamente pelas planta??es de eucalipto no pa?s por causa da falta de seu inimigo natural. Ainda n?o foi encontrado um controle eficaz para o percevejo bronzeado. Para se conseguir a certifica??o florestal, n?o ? recomendado o uso de inseticidas qu?micos ou sint?ticos. Uma das alternativas para o controle desse inseto ? a detec??o e utiliza??o de gen?tipos resistentes nas planta??es e a utiliza??o de bioinseticidas a partir de ?leos essenciais. Para essa constata??o se faz necess?rio testes de resist?ncia nos gen?tipos a fim de encontrar as ideais para os plantios. No laborat?rio de Biotecnologia Florestal da UFVJM foi realizado teste de sobreviv?ncia e de n?o-preferencia alimentar em 27 clones comerciais da empresa Gerdau LTDA e de indiv?duos de Eucalyptus camaldulensis e Corymbia. citriodora, a fim de identificar o n?vel de resist?ncia e suscetibilidade entre os mesmos. Para as duas vari?veis foram considerados os gen?tipos C. citriodora e os clones C4, C11, C24, C25, C27 e C17 como sendo altamente suscept?veis em rela??o aos demais, e os clones C1, C15, C20, C21 e C13 como sendo os mais resistentes em rela??o aos demais. Ap?s a caracteriza??o dos clones foram extra?dos os ?leos essenciais de 3 clones resistentes, 3 suscept?veis e de indiv?duos de E. camaldulensis. Nos ?leos extra?dos foram encontrados compostos que s?o descritos para o controle de diversos insetos, como 1,8 cineol e linalool. Esses compostos comprovam o potencial inseticida dos ?leos essenciais de eucalipto. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-Gradua??o em Ci?ncia Florestal, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2016. / Because of the introduction of exotic pests, these plantations are suffering considerable losses in production throughout the Brazilian territory. One such pest was detected in 2008 and is known as Bronze bug. This Australian origin worm spread rapidly through the Eucalyptus plantations in the country because of the lack of their natural enemy. We have not yet found an effective control for Bronze bug. To achieve forest certification is not recommended the use of chemical insecticides. One of the alternatives to control this insect is the detection and use of resistant genotypes in plantations and the use of biopesticides from essential oils. For this finding is necessary stress tests in genotypes in order to find the ideal for plantations. In laboratory UFVJM Forest Biotechnology was held survival test and non-food preference in 27 commercial clones of Gerdau LTDA and E. camaldulensis individuals and C. citriodora in order to identify the level of resistance and susceptibility among thereof. For the two variables were considered the genotypes E. Citriodora, C4, C11, C24, C25, C27 and C17 as the most susceptible in relation to others and the clones C1, C15, C20, C21 e C13 as the toughest in relation to others After the characterization of the clones, have been derived the essential oils of three resistant clones, three susceptible clones and E. camaldulensis. In extracted oils, it have been found many compounds that are described to control various insects, as 1,8 cineol and linalool. These compounds show potential insecticide essential oils of Eucalyptus.

Hydropony is a promising cultivation technique to increase phytomass production and essential oil in mints. Thus, this study was carried out with Mentha arvensis L. fo. piperascens Holmes, Mentha x gracilis Sole and Mentha x piperita var. citrata (Ehrh.) Briq. aiming to evaluate the following: productivity, the content and the chemical composition of essential oil testing four potassium concentrations (276, 414, 552 and 690 mg L-1 of K) in the nutritive solution for each species; determine the content and the accumulation of nutrients on the three species and test the performance of the nutritive solution calculated for mint cultivation under the hydroponic NFT system. The maximum value of K concentrations in the hydroponic solutions negatively affects the growth and the accumulation of phytomass in the plants, but increases the essential oil content per plant. The suggested K concentrations for a good growth of the species are between 276 and 414 mg L-1. Each Mentha species has its oil rich in distinct metabolites and thus, according to the major desired component, the solution has to be chosen with the most adequate K content. The contents of essential oil and menthol in M. arvensis fo. piperascens increasing K concentration in the nutritive solution. The K dosis of 552 mg L-1 allows a higher oil yield in g plant-1, while the best chemical composition and and content of menthol is allowed by the K dosis of 690 mg L-1. Essential oil yield per plant and the linalool quantity in M. x gracilis are reduced with the maximum K dosis. The suggested K concentration for the obtention of better yield in M. x gracilis can not be higher than 276 mg L-1 in the nutritive solution. The total content and yield of essential oil per plant in M. x piperita var. citrata increase with the maximum K dosis, but in this dosis there is a decrease in the quantity of linalool and linalyl acetate. To increase essential oil yield per plant in M. x piperita var. citrata, associated to the accumulation of linalool and linalyl acetate, K concentrations between 414 and 552 mg L-1 are recommended. Regarding the mineral composition of the three Mentha species studied, it was observed that nitrogen, calcium and potassium are the macronutrients concentrated and extracted in higher quantities in all plant parts; following the same pattern, the micronutrients are iron, manganese and zinc. The greater macronutrients accumulations occur in the leaves, than in the stems and in minor quantities in the roots. For the cultivation of these three species under the hydroponic NFT system, the nutritive solution with 276 mg L-1 of K is quite efficient and assures a good phytomass production, preventing the plants to show any visual deficiency or toxicity signs. Therefore, the cultivation of mints under hydropony, associated to K variation, can be of utility for the obtention of excellent raw material , in small areas of cultivation, and become an important subsidy for new studies in Lamiaceae species, with economical and pharmacological potential. / A hidroponia é uma técnica de cultivo promissora para incrementar a produção de fitomassa e óleo essencial em mentas. Em função disso, este estudo foi desenvolvido com Mentha arvensis L. fo. piperascens Holmes, Mentha x gracilis Sole e Mentha x piperita var. citrata (Ehrh.) Briq., cujos objetivos foram: avaliar a produtividade, o teor e a composição química do óleo essencial, testando quatro concentrações de potássio (276, 414, 552 e 690 mg L-1 de K) na solução nutritiva para cada espécie; determinar o teor e a acumulação de nutrientes nas três espécies e testar o desempenho de solução nutritiva calculada para o cultivo de menta, no sistema hidropônico NFT. O valor máximo da concentração de K nas soluções hidropônicas afeta negativamente o crescimento e a acumulação de fitomassa nas plantas, porém proporciona aumento no teor de óleo essencial por planta. As concentrações de K sugeridas para o bom crescimento das espécies encontram-se na faixa entre 276 e 414 mg L-1. Cada espécie de Mentha tem seu óleo rico em metabólitos distintos, assim de acordo com o componente majoritário desejado deve ser escolhida a solução com a variação de K mais adequada à obtenção do mesmo. Os teores de óleo essencial e de mentol, em M. arvensis fo. piperascens aumentam com o acréscimo de K na solução nutritiva. A dose de K de 552 mg L-1 proporciona maior rendimento de óleo em g planta-1, porém a melhor composição química e conteúdo de mentol são proporcionados pela dose de 690 mg L-1 de K. O rendimento do óleo essencial por planta e a quantidade de linalol, em M. x gracilis, são reduzidos com a dose máxima de K. A concentração de K sugerida para obtenção de maior rendimento de M. x gracilis não deve ultrapassar 276 mg L-1 na solução nutritiva. O teor e o rendimento total de óleo essencial por planta, em M. x piperita var. citrata, aumentam na dose máxima de K, porém nessa dose há diminuição na quantidade de linalol e acetato de linalila. Para obtenção de maior rendimento de óleo essencial por planta de M. x piperita var. citrata, associado ao acúmulo de linalol e acetato de linalila, recomendam-se concentrações de K entre 414 e 552 mg L-1. Com relação à composição mineral das três espécies de Mentha estudadas, verifica-se que nitrogênio, cálcio e potássio são os macronutrientes concentrados e extraídos em maior quantidade em todas as partes das plantas; da mesma forma, os micronutrientes são ferro, manganês e zinco. O maior acúmulo de macronutrientes ocorre nas folhas, depois nas hastes e por último nas raízes. Para o cultivo dessas três espécies, no sistema hidropônico NFT, a solução nutritiva elaborada com 276 mg L-1 de K é bastante eficiente e garante boa produção de fitomassa, sem que as plantas apresentem sinais visuais de deficiência ou toxicidade de nutrientes. Portanto, o cultivo hidropônico de mentas, associado à variação de K, poderá ser útil à obtenção de excelente matéria-prima, em pequenas áreas de cultivo, e servir de subsídio para novos estudos em espécies de Lamiaceae, com potencial econômico e farmacológico.

Orientador: Gláucia Maria Pastore / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-21T12:20:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pimentel_MarianaRecco_M.pdf: 2621314 bytes, checksum: d6872d6164557c38b2fa7e53bccaddf0 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O aroma é responsável por grande parte do sabor de um alimento, e considerado um dos atributos mais importantes na aceitação do produto pelo consumidor. A preferência dos consumidores por produtos naturais tem incentivado o desenvolvimento de novos processos biotecnológicos para a produção de compostos de aroma naturais. A biotransformação de terpenos é uma alternativa promissora para a produção de aromas, visto que pode contornar alguns problemas associados a síntese química como a baixa geração de resíduos tóxicos e alta regio- e estéreo-seletividade das reações. Ademais, segundo a legislação brasileira, produtos obtidos por métodos microbiológicos podem ser rotulados como 'naturais' (ANVISA, Resolução nº 104, de 14 de maio de 1999). Os processos de biotransformação de monoterpenos frequentemente utilizam bactérias do gênero Pseudomonas como biocatalisadores por se adaptarem facilmente a diferentes substratos e condições extremas devido a sua elevada versatilidade metabólica e sistema enzimático complexo. Assim, o presente trabalho visou a utilização de monoterpenos (limoneno, a-pineno e citronelol) como substratos em processos de biotransformação por micro-organismos do gênero Pseudomonas. O Capítulo 1 apresenta um artigo de revisão atualizado sobre o potencial biotecnológico de micro-organismos do gênero Pseudomonas como biocatalisadores em processos de biotransformação. O Capítulo 2 refere-se aos resultados obtidos pelos experimentos que contemplam o isolamento de bactérias em meio seletivo e diferencial para Pseudomonas, e sua aplicação em processos de biotransformação de monoterpenos (R-(+)-limoneno, a-pineno, citronelol). Das 34 linhagens selecionadas, 9 bactérias foram capazes de biotransformar pelo menos um dos substratos em compostos de aroma de maior valor agregado. R-(+)-limoneno foi convertido a cis- e trans-carveol e carvona por 7 linhagens, atingindo concentrações de até 412 mg/L, 275 mg/L e 209 mg/L, respectivamente. a-Pineno, por sua vez, foi usado como fonte de carbono e energia por 7 linhagens e foi convertido principalmente em cis-verbenol e verbenona a baixas concentrações por 5 linhagens. Outros compostos como limoneno, mirtenol e ß-pineno, também foram identificados como produtos principais da conversão do a-pineno por 2 linhagens. Por outro lado, apenas 3 linhagens foram capazes de metabolizar citronelol em outros compostos derivados, como óxidos de rosa e isopulegol. O efeito da variação do pH do meio de biotransformação e da indução das linhagens, através da pré-exposição do micro-organismo ao substrato, no crescimento celular e formação de produtos de bioconversão foram avaliados com o intuito de otimizar o processo de biotransformação. A produção de óxido de rosa a partir de citronelol foi estudada e detalhada no capítulo final, que configurou um artigo publicado na revista Chemical Engineering Transactions. Em testes de citotoxicidade, a linhagem mostrou alta resistência a maiores concentrações de terpeno, revelando grande potencial para posterior otimização do processo. Os compostos derivados mais notáveis foram destacados no presente trabalho pela alta qualidade sensorial e alto valor agregado. Além das notas sensoriais altamente relevantes industrialmente, a carvona e o carveol são ainda reconhecidos por apresentar algumas funções biológicas. A verbenona e verbenol se destacam pelo alto custo e vasta aplicação nas áreas alimentícia, da agricultura, e da medicina. O óxido de rosa é um dos componentes mais importantes na criação de composições florais em perfumaria, além de possuir um baixo threshold. Sendo assim, a biotransformação de precursores de baixo custo em compostos de alto valor agregado pode ser considerado uma estratégia vantajosa e econômica / Abstract: Aroma compounds influence greatly the flavor of food products and govern their acceptance by consumers and market success. The increasing consumer preference for natural products has encouraged remarkable efforts towards the development of biotechnological processes for the production of natural flavor compounds. Biotransformation of terpenes represents a very promising alternative for production of aromas, since overcome the problems associated with chemical synthesis such as the low generation of toxic waste and high regio-and stereo-selectivity reactions. In addition, products obtained by microbiological methods can be labeled 'natural' under Brazilian law (ANVISA Resolution No. 104 dated May 14, 1999). Studies on monoterpene bioconversion frequently use bacteria from the genus Pseudomonas as biocatalysts since they adapt easily to different substracts and extreme conditions thanks to their high metabolic versatility and complex enzyme system. Therefore, the present work aims to use monoterpenes, such as limonene, a-pinene and citronellol, as substrate for the biotransformation processes by microorganisms from the genus Pseudomonas. The Chapter 1 presents a current review on the biotechnological potencial of microorganisms from the genus Pseudomonas. Chapter 2 refers to the results obtained from laboratory experiments which include the isolation of bacteria in selective and differential medium for Pseudomonas and their application in monoterpene biotransformation processes ((R-(+)-limonene, a-pinene, citronellol). Among 32 selected strains for investigation of biotransformation capability, 9 bacteria were able to biotransform one of the substrates on value-added flavor compounds. R-(+)-limonene was converted to cis- and trans-carveol and carvone by 7 strains, at concentrations of 412 mg/L, 275 mg/L e 209 mg/L, respectively. a-Pinene, in turn, was used as sole carbon and energy source for 7 strains, and yielded especially cis-verbenol and verbenone at low concentrations by 5 strains. Other compounds such as limonene, myrtenol and ß-pinene have also been identified as major products from the conversion of a-pinene by 2 strains. On the other hand, only 3 strains were able to metabolize citronelol on other derivative compounds, such as rose oxides and isopulegol. The effects of different pHof biotransformation medium and induction phase on cell growth and product concentration were evaluated in order to optimize the biotransformation process. The production of rose oxides by strain L1B2P was studied and detailed separately in the third chapter, set as a published article at Chemical Engineering Transactions. In citotoxicity tests, the strain showed impressive terpene resistance, revealing great potential for further process optimization. Most notable compound derivatives were highlighted in the present work due to their high sensory quality and added value. Besides highly industrially relevant sensory notes, carvone and carveol are also recognized by pursuing some biological functions. The verbenone and verbenol stand by the high cost and wide application in food, agriculture, and medicine fields. Rose oxide, in turn, is one of the most important components in creating floral compositions in perfumery, besides its low threshold. Thus, biotransformation of inexpensive precursors into high value added compounds can be considered an economical and advantageous strategy / Mestrado / Ciência de Alimentos / Mestra em Ciência de Alimentos

Lavenders (Lavandula) are widely grown for their essential oils, which have extensive applications in cosmetics, hygiene products and alternative medicine. The therapeutic and olfactory properties of lavender essential oils are attributed to monoterpenes, a class of low molecular weight (C₁₀) isoprenoids. Oil composition in these plants is primarily determined by plant genotype, but can also be influenced by developmental and environmental factors. In order to define some of the mechanisms that control monoterpene abundance in lavenders, I measured the abundance of quality-defining monoterpenes in several L. angustifolia and L. x intermedia cultivars grown in the Okanagan. Data obtained confirmed that essential oil yield, as well as the abundance of camphor, borneol, linalool, and limonene was species-specific. L. angustifolia cultivars contained high amounts of linalool but yielded little oil, whereas L. x intermedia cultivars were rich in camphor and total oil. Monoterpene abundance changed during flower development, and differed between vegetative and reproductive tissues indicating differential regulation of the biosynthetic pathways, or specialized ecological functions. The abundance of linalool correlated with the transcription of the linalool synthase gene, suggesting that linalool production is in part regulated transcriptionally. However, the degree of correlation between linalool abundance and linalool synthase transcription differed between L. angustifolia and L. x intermedia, suggesting additional, and differing mechanisms that control linalool abundance in these species. In addition, monoterpene abundances were subject to loss during storage and suboptimal detection, two factors that must be considered in future analyses. Results obtained in this study provide insight into the regulation of monoterpene production in lavenders, and build the basis for future research aimed at improving essential oil production in these plants. / Graduate Studies, College of (Okanagan) / Graduate