A cana-de-açúcar é uma das matérias primas para a produção de açúcar e álcool. Durante o processo de produção, é gerado como subproduto (ou resíduo) o bagaço, que possui várias aplicações, entre elas a geração de energia, fertilizantes, produção de combustíveis e ração animal. O bagaço da cana-de-açúcar é composto principalmente por materiais lignocelulósicos, possuindo como constituintes principais a celulose, a hemicelulose e a lignina. A lignina é um dos materiais mais recalcitrantes na natureza e, conseqüentemente, dificulta o acesso de enzimas aos carboidratos fermentáveis, reduzindo a eficiência da degradação da celulose e da fermentação. Uma das vias de degradação da lignina ocorre através da ação de enzimas produzidas por fungos de degradação branca, marrom e macia. Essas enzimas são capazes de degradar e expor a celulose e a hemicelulose, que, por sua vez são prontamente utilizadas por outros microrganismos. Para que isso ocorra, esses fungos promovem um processo de oxidação de compostos fenólicos e não fenólicos da molécula de lignina por meio de enzimas ligninolíticas extracelulares entre elas a lacase e a manganês peroxidase (MnP), em baixa velocidade, porém com grande eficiência. O presente trabalho tem como objetivo avaliar diferentes tratamentos químicos alcalinos (NaOH e Ca(OH)2) e biológicos (Penicillium sp. e Aspergillus niger) por microscopia óptica, eletrônica de transmissão e de varredura com o intuito de promover uma alteração física na estrutura da fibra do bagaço de cana-de-açúcar. Os resultados foram avaliados pelas técnicas de microscopia demonstrando que a ação dos tratamentos químicos, principalmente do NaOH + Ca(OH)2, provocou uma eficiente desestruturação das fibras em comparação aos outros tratamentos. Em relação às atividades enzimáticas, o pré-tratamento do bagaço com NaOH +. Ca(OH)2 associado ao A. niger mostrou ser mais eficiente para a produção de lacase. Já para a atividade enzimática de MnP, o tratamento controle (bagaço autoclavado) foi o que apresentou maior eficiência. Para Penicillim sp., a atividade enzimática da lacase não aprsesentou diferença significativa entre os pré-tratamentos bagaço autoclavado e NaOH + Ca(OH)2, no entanto, quando comparados aos pré-tratamentos com NaOH e Ca(OH)2 foram os mais eficientes para a produção dessa enzima. Para a enzima MnP, o pré-tratamento associado às duas bases foi mais eficiente. / Sugarcane is one of the raw materials used for sugar and alcohol production. During the production process, bagasse is generated as a subproduct (or residue), which has a large range of application, as electric power generation, fertilizers, combustible production and animal feeding. Sugarcane bagasse is mainly composed by lignocellulosic material, containing as main component cellulose, hemicelluloses and lignin. Lignin is one of the most recalcitrant naturally found molecules, and, consequently, hardens the access of enzymes to fermentable carbohydrates, decreasing the efficiency of cellulose degradation and fermentation. One of the lignin degradation pathways occurs throughout the action of enzymes produced by white-rot, brown and soft-rot fungi. These enzymes are able to degrade lignin, exposing cellulose and hemicelluloses, which get available for other microorganisms. In order to perform this process, these fungi promote an oxidation process of phenolic and non-phenolic compounds of the lignin molecule, by the lignolytic extracellular enzymes. Among them are the enzymes laccase and manganese peroxidase (MnP), which have a slow rate activity, however of high efficiency. The present work has as objective to evaluate different alkaline chemical (NaOH and Ca(OH)2) and biological (Penicillium sp. and Aspergillus niger) treatments by optic microscopy, scanning electron microscopy and transmission electronic microscopy to promote alteration on the physical structure of the sugarcane bagasse fiber. The results were evaluated by the microscopy technique, showing that the activity of the chemical treatments, in special of NaOH + Ca(OH)2 promoted an efficient loss of structure of fibers in comparison to the other treatments. In respect to the enzymatic activity, the bagasse pre-treated with NaOH + Ca(OH)2, in association with A. Niger showed to be more efficient for laccase production. Meanwhile, for the MnP enzymatic activity, the control treatment (only autoclaved bagasse) was that presented the highest efficiency. For Penicillium sp., the laccase enzymatic activity did not present any significant difference among the pre-treatments autoclaved bagasse (control) and NaOH + Ca(OH)2. However, when compared to the pretreatments with NaOH and Ca(OH)2, they were more efficient for the production of the referred enzyme. For MnP, the pre-treatments associated to both alkalis had an increased efficiency.

Made available in DSpace on 2017-07-21T18:53:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Priscila Judacewski.pdf: 1953850 bytes, checksum: 9d42323aa08ff06768c755a6db587472 (MD5) Previous issue date: 2015-02-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The Camembert is considered one of the finest cheeses. Presents as main characteristic the surface covered with a white mycelium of the fungus Penicillium candidum, which provides peculiar sensory characteristics greatly appreciated. In Brazil, little has been studied about this cheese, in this way, in order to generate scientific technical knowledge about factors that may influence the standard of quality cheeses such as Camembert, this work was divided into two parts. In the first (Chapter II), the objective was to evaluate the application of different primary cultures, and different concentrations of salt in the curing process. In the second (Chapter III), the objective was to develop and evaluate a protocol for obtaining fresh biomass of Penicillium candidum for use as a catch crop. Were used as primary cultures mesophilic homofermentative, heterofermentative mesophilic and thermophilic. The concentration of the brine used was 15, 20, 25 and 29º Brix. The biomass of P. candidum obtained in synthetic medium was recovered, and micro fragmented sprayed onto cheeses, with score of 2.106 spores / cheese. Of physical and chemical composition analyzes were performed, maturation index, colorimetric analysis and texture profile in the samples during maturation. The mycelia growth was established by the whiteness index (WI), which proved effective for this purpose, it is fast and inexpensive. Although the texture profile parameters were similar during maturation with different primary cultures, resilience showed lower value for processed cheeses with thermophilic culture, and was the only parameter that showed significant differences between cultures. Another positive factor for cheeses with this culture was superficial development of white mold mycelium with one-day gain, compared to mesophilic. Samples with different salt concentrations, showed significant differences (p <0.05) between the moisture, protein, dry matter, ash, sodium and sodium chloride, and did not affect the growth of the fungus P. candidum. The physical and chemical composition of cheeses matured with biomass was similar to cheeses matured with spores, but proteolysis of cheeses matured with biomass was more intense, with the end of 15 days of aging, free amino acid content of 14% more, compared with samples containing only spores. Among the samples with the application of the inoculums, the tyrosine levels and fat, as well as the cohesiveness of the texture profile parameter showed significant difference. The mycelium overlaid cheese with a day in advance when compared only with the inoculums of spores and showed greater height. This work demonstrates ways to monitor and speed up the mycelium closing within two days, using colorimetric analysis, thermophilic culture and micro fragmented biomass. These results can be readily used by companies to establish quality standards for cheese like Camembert. / O Camembert é considerado um dos principais queijos finos. Apresenta como principal característica a superfície recoberta por um micélio branco do fungo Penicillium candidum, que proporciona características sensoriais peculiares muito apreciadas. No Brasil pouco foi estudado sobre este queijo, desta forma com o propósito de gerar conhecimento técnico científico sobre fatores que podem influenciar o padrão de qualidade de queijos tipo Camembert, esta dissertação foi dividida em duas partes. Na primeira (Capítulo II) o objetivo foi avaliar a aplicação de diferentes culturas primárias, e diferentes concentrações de sal no processo de salga. Na segunda (Capítulo III) o objetivo foi desenvolver e avaliar um protocolo de obtenção de biomassa fresca de Penicillium candidum para utilização como cultura secundária. As culturas primárias utilizadas foram mesofílica homofermentativa, mesofílica heterofermentativa e termofílica. As concentrações das salmouras foram de 15, 20, 25 e 29º Brix. A biomassa de P. candidum obtida em meio sintético foi recuperada, microfragmentada e aspergida sobre os queijos, com contagem de 2.106 de esporos/queijo. Foram realizadas análises de composição físico-química, índice de maturação, análise colorimétrica e perfil de textura nas amostras durante a maturação. O crescimento do micélio foi estabelecido pelo índice de brancura (WI) o qual se mostrou eficiente para este propósito, sendo rápido e de baixo custo. Embora os parâmetros do perfil de textura tenham sido semelhantes durante a maturação com diferentes culturas primárias, a resiliência apresentou menor valor para os queijos processados com cultura termofílica, e foi o único parâmetro que apresentou diferença significativa entre as culturas. Outro fator positivo para os queijos com esta cultura, foi o desenvolvimento superficial do micélio do mofo branco com ganho de um dia, em comparação às mesofílicas. As amostras com diferentes concentrações de sal, apresentaram diferença significativa (p< 0,05) entre os teores de umidade, proteína, extrato seco, cinzas, cloreto de sódio e sódio, e não interferiram no crescimento do fungo P. candidum. A composição físico-química dos queijos maturados com biomassa foi semelhante aos queijos maturados com esporos, porém a proteólise dos queijos maturados com biomassa foi mais intensa, apresentando ao final de 15 dias de maturação, teor de aminoácidos livres de 14% a mais, comparado com amostras contendo apenas esporos. Entre as amostras com as aplicações dos inóculos, os teores de tirosina e gordura, assim como o parâmetro coesividade do perfil de textura, apresentaram diferença significativa. O micélio recobriu o queijo com um dia de antecedência quando comparado apenas com o inóculo de esporos e apresentou maior altura. Este trabalho demonstra formas de monitorar e acelerar o fechamento do micélio em até dois dias, utilizando análise colorimétrica, cultura termofílica e biomassa microfragmentada. Estes resultados podem ser prontamente utilizados por empresas a fim de estabelecer padrões de qualidade para queijos tipo Camembert.

Fungos endofíticos estão presentes em plantas de diversos ambientes e produzem compostos com amplas propriedades químicas e aplicações, tanto na área médico-farmacológica quanto na agronômica. Entretanto, ainda há muito a ser investigado sobre seu potencial biotecnológico, principalmente em locais pouco explorados. As ilhas apresentam um ambiente particular e altamente vulnerável, tornando-as locais promissores na busca de organismos pouco comuns ou ainda endêmicos. Sendo assim, neste trabalho foi realizado o isolamento e estudo químico e biológico de fungos endofíticos isolados de 2 espécies plantas do gênero Anthurium da Ilha de Alcatrazes-SP. Para isto, fragmentos foliares das plantas A. loefgrenii (HRCB 46467) e A. alctrazense (HRCB 46465 - endêmica da ilha) foram inoculados em 10 meios de cultivo com diferentes composições, resultando no isolamento de 106 fungos endofíticos. Por meio de análises químicas por MALDI-TOF-MS e ensaio biológico contra fitopatógenos, foram selecionados 3 fungos para estudo. Estes foram identificados por técnicas morfológicas e moleculares como sendo Penicillium citrinum (P2MSF2F3), Penicillium simplicissimum (P210-4F2) e Aureobasidium melanogenum (P7AF2F3). No estudo dos metabólitos secundários de P. citrinum foi isolado o composto citrinina, o qual apresentou atividade inibitória do crescimento micelial dos fitopatógenos Colletotrichum gloeosporioides (MIC= 125 &mu;g mL-1), Colletotrichum lindemuthianum (MIC= 0,48 &mu;g mL-1), Phomopsis sojae (MIC= 250 &mu;g mL-1) e Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli (MIC= 125 &mu;g mL-1). Outras frações obtidas do meio metabólico de P. citrinum (fração F3a3 e citrinina) apresentaram atividade inibitória (100% de inibição) à formas promastigotas de Leishmania infantum. No estudo dos metabólitos secundários de P. simplicissimum foi obtida a fração F2b, ativa contra L. infantum (100% de inibição), da qual foram isolados os compostos andrastina A e penicisoquinolina, sendo o primeiro relato de sua produção por esta espécie, além de outros 5 compostos ainda não identificados. No estudo dos metabólitos secundários de A. melanogenum foi isolado o composto metil-orselinato, relatado pela primeira vez para este fungo. Do mesmo fungo foi obtida a fração F1d2l ativa contra L. infantum (100% inibição), da qual foram isolados 2 compostos ainda não identificados. Este é o primeiro relato de fungos isolados de antúrios da ilha de Alcatrazes, bem como do estudo de seus metabólitos secundários. Este trabalho apresenta contribuição no conhecimento sobre fungos endofíticos e seu potencial metabólico, com aplicações nas áreas agronômica e médico-farmacológica. / Endophytic fungi are present in plants in various environments and produce compounds with wide chemical properties and applications, both in the medical and in agronomic field. However, much remains to be investigated about their biotechnological potential, especially in unexplored places. Islands have a particular and highly vulnerable environment, making them promising sites in search of unusual or endemic organisms. Thus, this work represents the isolation and chemical and biological study of endophytic fungi isolated from 2 species of plants of the genus Anthurium of Alcatrazes island-SP. For this, leaf fragments from plants A. loefgrenii (HRCB 46467) and A. alcatrazense (HRCB 46465 - endemic plant from the Island) were inoculated onto 10 culture media with different composition, resulting in the isolation of 106 endophytic fungi. Three strains were selected to be studied through chemical analysis by MALDI-TOF-MS and bioassay against phytopathogens. These were identified by morphological and molecular techniques as Penicillium citrinum (P2MSF2F3), Penicillium simplicissimum (P210-4F2) and Aureobasidium melanogenum (P7AF2F3). In the study of secondary metabolites of P. citrinum it was isolated the compound citrinin, which showed inibitory activity against the plant pathogens Colletotrichum gloeosporioides (MIC= 125 &mu;g mL-1), Colletotrichum lindemuthianum (MIC= 0.48 &mu;g mL-1), Phomopsis sojae (MIC= 250 &mu;g mL-1) and Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli (MIC= 125 &mu;g mL-1). Other fraction obtained from the metabolic extract of P. citrinum (F3a3 fraction and citrinin), showed inibitory activity (100% inibition) to Leishmania infantum promastigotes. In the study of secondary metabolites of P. simplicissimum it was obtained F2b fraction, active against L. infantum (100% inhibition), which were isolated andrastin A and penicisoquinoline compounds, the first report of its production for this species, as well 5 unidentified compounds. In the study of secondary metabolites from A. melanogenum was isolated the methyl-orsellinate compound, first reported for this fungus. From the same strain was obtained F1d2l fraction, active against L. infantum (100% inhibition), from which were isolated 2 unidentified compounds. This is the first report of fungi isolated from Alcatrazes Island anthuriums and the study of their secondary metabolites. This study presents contribution to knowledge of endophytic fungi and their metabolic potential with applications in the medical and agronomic fields.

Consumption of frozen chicken breaded has increased considerably in recent decades, since they are practical and tasty, able to meet the needs of consumers. The intrinsic characteristics of this product are favorable to the proliferation of pathogenic and spoilage micro -organisms and the application of low temperatures has been the method used to extend the life of these breaded meat. Microbiological contamination can originate in breaded raw material used for production or produced during the handling and processing operations and multiplication of these microorganisms during storage can modify the sensory and nutritional properties of the food, and pose a problem food security. Due to their ability to overcome barriers of temperature and water activity, fungi are the main micro -organisms able to degrade the group of frozen foods, which, besides the appearance and deteriorating economic losses, represents a public health problem by the possibility production of mycotoxins in the product and consumer exposure. The aim of this study was to identify the main species of filamentous fungi involved in the deterioration of frozen chicken breaded , check secondary metabolites produced by the same and assess the growth of the two predominant species when exposed to low temperatures and, in parallel, to determine the temperature at counters freeze 6 supermarkets in the city of Santa Maria - RS. The predominant species involved in the deterioration of frozen chicken breaded were Penicillium glabrum, Penicillium polonicum, Penicillium manginii, Penicillium solitum and Penicillium crustosum. The analysis of the secondary metabolite profile showed the capacity to synthesize mycotoxins as cyclopiazonic acid citroviridina, roquefortina C, penitren A and verrucosidina by some isolates. The results demonstrated that the fungus P. polonicum, was able to form visible colonies on the surface of frozen chicken breaded kept at -5°C for 120 days. For P. glabrum the lowest growth was observed that temperature was 0°C. A ' spot ' supermarkets temperature analysis revealed temperature higher than -5°C in at least one of the time points evaluated, and 4 supermarkets 6 (66%) had at least one peak temperature above 0°C, with a maximum of 9.8 °C. Since there is occurrence of storage temperatures at which frozen foods fungi P. polonicum and P. glabrum could develop and knowing that these species have the ability to produce toxic metabolites, emphasize the need for greater attention to research related to fungal spoilage of frozen foods, source of contamination, methods of prevention and possible implications of the consumption of contaminated for public health products. / O consumo de empanados congelados de frango aumentou consideravelmente nas últimas décadas, uma vez que são produtos práticos e saborosos, capazes de satisfazer as necessidades dos consumidores. As características intrínsecas deste produto são favoráveis à proliferação de micro-organismos patogênicos e deteriorantes e a aplicação de baixas temperaturas tem sido o método mais empregado para prolongar a vida útil destes empanados cárneos congelados. A contaminação microbiológica em empanados pode se originar da matéria-prima utilizada para sua elaboração ou se produz durante a manipulação e operações de processamento e a multiplicação destes micro-organismos durante a estocagem pode modificar as propriedades sensoriais e nutricionais do alimento, além de representar um problema de segurança alimentar. Devido a sua habilidade em superar barreiras de temperatura e atividade de água, os fungos são os principais micro-organismos capazes de deteriorar o grupo dos alimentos congelados, o que, além do aspecto deteriorativo e perdas econômicas, representa um problema de saúde pública pela possibilidade de produção de micotoxinas no produto e exposição do consumidor. O objetivo deste estudo foi de identificar as principais espécies de fungos filamentosos envolvidas na deterioração de empanados congelados de frango, verificar metabólitos secundários produzidos pelas mesmas e avaliar o crescimento das duas espécies predominantes quando expostas à baixas temperaturas e, em paralelo, determinar a temperatura em balcões de congelamento de 6 supermercados da cidade de Santa Maria-RS. As espécies predominantes envolvidas na deterioração de empanados congelados de frango foram Penicillium glabrum, Penicillium polonicum, Penicillium manginii, Penicillium solitum e Penicillium crustosum. A análise do perfil de metabólitos secundários revelou capacidade de síntese de micotoxinas como ácido ciclopiazônico, citroviridina, roquefortina C, penitrem A e verrucosidina por alguns isolados. Os resultados demonstraram que o fungo P. polonicum, foi capaz de formar colônias visíveis na superfície dos empanados congelados de frango conservados à -5°C aos 120 dias. Para P. glabrum a menor temperatura que foi observado crescimento foi 0ºC. A análise in loco da temperatura dos supermercados revelou temperatura superior a -5°C em pelo menos um dos momentos avaliados, sendo que 4 de 6 supermercados (66%) apresentaram pelo menos um pico de temperatura acima de 0 °C, com um máximo de 9,8°C. Visto que há ocorrência de temperaturas de armazenagem de alimentos congelados nas quais os fungos P. polonicum e P. glabrum poderiam se desenvolver e sabendo-se que estas espécies têm a capacidade de produzir metabólitos tóxicos, ressalta-se a necessidade de maior atenção para pesquisas relacionadas a deterioração fúngica de alimentos congelados, origem da contaminação, formas de prevenção e possíveis implicações do consumo de produtos contaminados para a saúde pública.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:59:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1141533 bytes, checksum: 1957d82e424f5486f37aed0075ae0a7b (MD5) Previous issue date: 2011-08-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The majority fungal species identified in the food industry environment were Aspergillus flavus, Aspergillus niger and Penicillium spp., the latter being identified with higher relative frequency (71.70%) the Penicillium gender. The microbiological screening on 14 essential oils against 14 Penicillium spp. strains was performed in order to facilitate safe alternatives for control and/or elimination of this fungus. The average results for inhibition halos were 13.30 to 42.20 mm, whose oils from Cinnamomum zeylanicum, Cymbopongon citratus, Syzygium aromaticum, Origanum vulgare showed greater activity and those from Rosmarinus officinalis, Eucalyptus globulus, Laurus nobilis and Sassafras albidum showed no significant activity against tested strains. The essential oil of Cinnamomum zeylanicum Blume (OE) showed greater effectiveness and was used to determine the minimum inhibitory concentration (MIC) to assess its effect on mycelial growth and spore germination by using EO and chlorine solution Vega® (VG), commonly used in industry. MIC values obtained range from 256 to 512&#956;g/mL both for EO and VG. The observed effect on the radial growth was concentration dependent for both products. On the spores germination, EO showed higher effectiveness compared to VG interfering with conidia germination. The EO emerges as an excellent alternative to be used for Penicillium control, since VG needed higher concentration though not having the same EO effectiveness. / As espécies majoritárias de fungos identificadas no ambiente da indústria de alimentos foram dos gêneros Aspergilus flavus, Aspergilus niger e Penicillium spp., sendo identificado posterirmente como de maior freqüência, 71,7% o gênero Penicillium. Com o objetivo de viabilizar alternativas seguras para controlar e/ou eliminar estes fungos foi realizada a triagem microbiológica com 14 óleos essenciais frente a 14 cepas do gênero Penicillium. Os resultados médios de halos de inibição revelaram que os óleos de Cinnamomum zeylanicum, Cymbopongon citratus, Syzygium aromaticum e Origanum vulgare apresentaram maior significância. Por outro lado, os de Rosmarinus officinalis, Eucalyptus globulus, Laurus nobilis e Sassafras albidum não apresentaram atividade significativa contra as cepas testadas. O óleo essencial (OE) de Cinnamomum zeylanicum apresentou maior efetividade e com ele foram realizados ensaios para determinação da Concentração Inibitória Mínima (CIM), para a avaliação do efeito sobre o crescimento micelial e a germinação de esporos, utilizando o OE e uma solução clorada Vega® (VG), comumente utilizada na indústria. Para a CIM os valores encontrados variaram de 256 a 512 &#956;g/mL tanto para o OE quanto para o VG. O efeito observado sobre o crescimento radial foi concentração dependente para os dois produtos. Sobre a germinação dos esporos, o OE demonstrou maior efetividade em relação ao VG, interferindo na germinação dos conídios. O OE desponta como uma excelente alternativa a ser utilizada no controle de um representante do fungo filamentoso como Penicillium, visto que o VG necessitou de uma maior concentração de aplicação e, ainda assim, não apresentou a mesma efetividade do OE.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:42:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 520006 bytes, checksum: baf36fdbccb290fdbea3be4be8fae1fc (MD5) Previous issue date: 2007-03-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Penicillium griseoroseum has been described as a promising species for polygalacturonase (PG) and pectin lyase (PL) production. However, the genes encoding these enzymes in this organism require induction by pectin and are repressed by glucose. One strategy to increase the expression of these genes is the replacement of original promoter by a strong constitutive one. Thus, in order to obtain PG and PL overproducing strains with no need of pectin induction, we performed the co-transformation of previously described recombinant T105, a strain that contains additional copies of plg1 gene under the control of gpdA promoter from Aspergillus nidulans, using the plasmids pAN52pgg2 and pAN7.1. The resulting strains showed at least one copy of pAN52pgg2 into the genome. A genetically stable strain, named recombinant R20 was chosen for further characterization because of its high levels of PG and PL activity compared to the other recombinant strains obtained. This strain exhibited elevated production of both enzymes when cultivated in presence of glucose, sucrose or sugar cane juice. Increases of up to 11 times in PG activity and 45 times in PL activity were detected when the recombinant R20 was cultivated in sugar cane juice, in comparison with the wild type strain grown in optimized production conditions. The maximum production of PG, PL, and dry mycelium mass by recombinant strain was observed in the following conditions: inoculum of 106 conidia.mL-1, 1% glucose, 200 mL of culture medium in 500 mL Erlenmeyer flasks, and incubation time of 72 to 96 hours under agitation of 150 RPM at 25oC. Denaturing SDS-PAGE of the recombinant R20 culture filtrate revealed the presence of two protein bands of about 38 and 36 KDa corresponding to PG and PL, respectively. In addition, this strain secreted 18 mg of total protein per liter of culture medium in 120 hours of incubation, being PG and PL the main protein secreted. These results will be valuable for the setting of enzyme production experiments in large scale and ultimately in the application of R20 strain for industrial production of pectinases. / Penicillium griseoroseum foi descrita como uma espécie promissora para a produção de poligalacturonase (PG) e pectina liase (PL). No entanto, os genes que codificam estas enzimas em P. griseoroseum requerem indução por pectina e sofrem repressão catabólica na presença de glicose. Uma estratégia para aumentar a expressão destes genes é a substituição do promotor endógeno por um promotor forte e constitutivo. Desse modo, para se obter linhagens com alta produção de poligalacturonase e pectina liase, sem a necessidade de indução, foi feita a co-transformação da linhagem recombinante 105, que possui cópias adicionais do gene plg1 sob controle do promotor do gene gpd de A. nidulans, utilizando-se os plasmídeos pAN52pgg2 e pAN7.1. As linhagens recombinantes obtidas apresentaram, pelo menos, uma cópia do pAN52pgg2 integrada no genoma. A linhagem mitoticamente estável, denominada recombinante R20 de P. griseoroseum, foi selecionada por apresentar a maior produção de PG e PL em comparação com as demais linhagens recombinantes obtidas. Esta linhagem apresentou uma elevada produção de poligalacturonase e pectina liase, quando cultivada em presença de glicose, sacarose ou caldo de cana. Aumentos de 11 vezes na atividade de PG e de 45 vezes na atividade de PL ocorreram, quando a linhagem recombinante R20 foi cultivada em caldo de cana, em relação à linhagem selvagem cultivada em condições ótimas de produção. A maior produção de PG, PL e massa micelial seca pela linhagem recombinante R20 foi obtida, quando se utilizou inóculo de 106 conídios/mL, concentração de glicose 1% (p/v), volume de 200 mL de meio de cultivo em Erlenmeyers de 500 mL e tempo de cultivo de 72 a 96 horas, sob agitação de 150 RPM a 25ºC. No perfil protéico da linhagem recombinante R20 evidenciou-se a presença de duas bandas de proteínas distintas com aproximadamente 38 e 36 kDa, que correspondem a PG e a PL, respectivamente. A linhagem apresentou baixa atividade de protease no período final de cultivo, enquanto a atividade celulolítica não foi detectada nas condições avaliadas. Além disso, a linhagem recombinante R20 teve uma secreção de 18 mg de proteína total/L em 120 horas de cultivo, sendo pectina liase e poligalacturonase preferencialmente secretadas. Os resultados são úteis para a condução de experimentos de otimização em larga escala e posterior aplicação da linhagem recombinante R20 na indústria de produção de pectinases.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:51:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 270809 bytes, checksum: 2ca0830f4e6318653c848e9cda88dae8 (MD5) Previous issue date: 2002-11-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Penicillium expansum is a filamentous fungus that produces extracelular xylanase. An extracellular xylanase was found to be the major protein in the filtrated culture of P. expansum when grown on 0,3 % wheat bran. In contrast to other microorganism no xilanase multiplicity was found in P. expansum under the conditions used. The used partial purification estrategy was ammonium sulfate fractioning, molecular exclusion cromatography, ultrafiltration and anion exchange chromatography. The proteins eluation profile showed only one form of xylanase that was partially characterized. The optimum pH and temperature were 5,5 and 40 0C, respectively. The enzyme kept stable when preincubed for 1 h under pH between 5.5 and 6.5. It also kept stable when preincubed for 1h under temperature between 20-40 0C. The enzime showed km of 3,03 mg mL-1 and Vmax of 0,027 mmol min-1 &#956;g &#8211;1 of protein. The enzymatic activity was increased by 34 % by Mg3(PO4)2 (1 mM); 31 % by MgSO4 (1 mM).and 28 % by Al2(SO4)3 (1 mM). / O Penicillium expansum é um fungo filamentoso produtor de xilanase extracelular. Uma xilanase extracelular foi encontrada como a principal proteína na cultura filtrada de P. expansum quando cultivado em farelo de trigo 0,3 %. Em contraste com outros microrganismos, não foi encontrada multiplicidade de xilanase de P. expansum sob as condições usadas. Como estratégia de purificação parcial da enzima, foram realizados fracionamento com sulfato de amônia, cromatografia de exclusão molecular, ultrafiltração e cromatografia de troca iônica. O perfil de eluição das proteínas mostrou uma única forma de xilanase, sendo esta parcialmente caracterizada. O pH ótimo e a temperatura ótima foram 5,5 e 40 0C, respectivamente. A enzima se manteve estável quando pré-incubada por 1 h em pH entre 5,5 e 6,5. Também manteve a estabilidade quando pré-incubada por 1 h em temperatura entre 20-40 0C. A enzima apresentou Km de 3,03 mg mL-1 e Vmax de 0,027 mmol min-1 &#956;g-1 de proteína. A atividade enzimática foi aumentada 34 % por Mg3(PO4)2 (1 mM); 31 % por MgSO4 (1 mM) e 28 % por Al2(SO4)3 (1 mM).

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:51:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo correto.pdf: 535635 bytes, checksum: 2ca42e241dd388099a705af6f2c401d0 (MD5) Previous issue date: 2008-10-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Filamentous fungi are recognized as excellent producers of extracellular enzymes and the genetically modified strains have made possible the production of pectinases with greater specificity and purity, better use of raw materials and lower production of waste. The production of pectin lyase (PL) and polygalacturonase (PG) by genetically modified strain Penicillium griseoroseum T20 has been studied. The response surface methodology (RSM) was used to optimize PL and PG production. The parameters sucrose concentration and cultivation time were evaluated. The highest PL production in Erlenmeyer flasks with 200 mL of culture medium was achieved after 87.7 h in sucrose 15.7 g/L and the highest PL estimated activity was 2428 U/ml. The higher PG production in Erlenmeyer flasks with 200 mL of culture medium was achieved after 83.8 hours and the highest PG estimated activity was 9465 U/ml. The sucrose concentration showed no significant influence on the production of this enzyme. The optimization in Erlenmeyer flasks was followed by the scaleup to 10 L bioreactor. The aeration conditions were evaluated and the highest PL and PG activity was observed in 1.0 L of air per minute. Under this condition, the strain showed low protease activity, just in the final period of cultivation, and &#946;-glucosidase activity was not detected. The protein profile of the recombinant strain T20 showed the presence of two distinct bands of with approximately 38 and 36 kDa. These bands corresponded to PL and PG, respectively. The mycelial growth of the strain P. griseoroseum T20 has been studied by RSM, and the maximum mycelial dry weight observed was 8.63 g/L, on 30 g/L sucrose and 120 hours of cultivation. The mycelial morphology suggested a link between the occurrence of free and dispersed hyphae and the production of PL and PG. The kinetic parameters of fermentation were determined and compared between the scales of PL and PG production. The maximum total protein was 9.1 and 9.5 mg/L in cultures of 200 ml and 10 L, respectively. The specific PL (PspePLp) and PG (PspePGp) activities in relation to total protein were 353 and 613 U/g at 200 mL cultivation and 305 and 1106 U/g at 10 L cultivation, respectively. The maximum yield of PL (PdPL) and PG (PdPG) observed were 33.4 and 73.3 U/mL.h at 200 mL cultivation and 24.1 and 289 U/L.mL.h at 10 L. The performance parameters of PL (RPL/S) and PG (RPG/S) were 214 and 352 at 200 ml cultivation and 87.4 and 1049 at 10 L, respectively. The PL and PG production between P. griseoroseum T20 and P. griseoroseum wide type strain was compared. Increases of more than 400 times in the PL production and at least 14 times in the PG production were observed. The results suggest the great potential for industrial application of this strain for the production of PL and PG. / Fungos filamentosos são reconhecidos como excelentes produtores de enzimas extracelulares e as linhagens geneticamente modificadas têm tornado possível a produção de pectinases com maior especificidade e pureza, melhor utilização de matéria-prima e menor produção de resíduos. O processo de produção de pectina liase (PL) e poligalacturonase (PG) pela linhagem geneticamente modificada Penicillium griseoroseum T20 foi estudado. As condições ótimas de cultivo para a produção de PL e PG foram determinadaspor meio da Metodologia de Superfície de Resposta (RSM). A maior produção de PL em frascos Erlenmeyer com 200 mL de meio de cultivo foi obtida após 87,7 h em meio contendo sacarose em concentração inicial de 15,7 g/L, sendo a maior atividade de PL estimada de 2.428 U/mL. A maior produção de PG em frascos Erlenmeyer com 200 mL de meio de cultivo foi obtida após 83,8 h, sendo a maior atividade de PG estimada de 9.465 U/mL. A concentração de sacarose não mostrou influência significativa sobre a produção dessa enzima. Após otimização dos fatores tempo de cultivo e concentração de sacarose em Erlenmeyers, foi feito o escalonamento para biorreator com 10 L de trabalho. A condição de aeração que proporcionou a maior atividade de PL e PG foi de 1,0 L de ar por minuto. Nessa condição, a linhagem apresentou baixa atividade de protease no período final de cultivo e não foi detectada atividade de &#946;-glicosidase. O perfil protéico da linhagem recombinante T20 mostrou a presença de duas bandas de proteínas distintas com aproximadamente 38 e 36 kDa, correspondentes à PG e à PL, respectivamente. O crescimento micelial da linhagem P. griseoroseum T20 foi estudado por meio da RSM, e a massa micelial seca máxima estimada foi de 8,63 g/L, na condição de 30 g/L de sacarose após 120 horas de cultivo. A avaliação da morfologia micelial sugeriu a existência de uma relação entre a ocorrência de hifas livres e dispersas e a produção de PL e PG. Os parâmetros cinéticos da fermentação foram determinados e comparados entre as escalas de produção de PL e PG. A proteína total máxima observada foi de 9,1 e 9,5 mg/L nos cultivos de 200 mL e 10 L, respectivamente. As atividades específicas de PL (PspePLp) e PG (PspePGp) em relação à proteína total foram de 353 e 613 U/&#956;g no cultivo em 200 mL e de 305 e 1.106 U/&#956;g no cultivo em 10 L, respectivamente. As produtividades enzimáticas máximas de PL (PdPL) e PG (PdPG) observadas foram de 33,4 e 73,3 U/mL.h em 200 mL e de 24,1 e 289 U/mL.h em 10 L. Os parâmetros rendimento de PL (RPL/S) e de PG (RPG/S) calculados foram de 214 e 352 no cultivo em 200 mL e de 87,4 e 1.049 no cultivo em 10 L, respectivamente. A produção de PL e PG entre as linhagens P. griseoroseum T20 e P. griseoroseum selvagem foi comparada e aumentos de mais 400 vezes na produção de PL e de pelo menos 14 vezes na produção de PG foram observados. Os resultados sugerem o grande potencial de aplicação industrial dessa linhagem para a produção de PL e PG.

O objetivo desse trabalho foi estudar o potencial de xilanases presentes no filtrado de cultura e de xilanases purificadas de Penicillium chrysogenum no processo de branqueamento de polpa celulósica de pseudocaule de bananeiras frutíferas. Inicialmente, estabeleceu-se o meio e o tempo de cultivo ótimos para a produção de xilanase pelas linhagens IFO-4626 e M-85 de Penicillium chrysogenum. Ambas as linhagens apresentam, além da alta atividade de xilanase, alta atividade de pectinases e baixa atividade de celulases, características que contribuem para seu emprego no processamento de polpa e(ou) fibras celulósicas. Para a linhagem IFO-4626, a melhor produção de xilanase foi obtida no meio Ferreira após 60h de cultivo, usando como indutor xilana de oat spelt. O desempenho da linhagem M-85 só se iguala ao da IFO-4626 no tempo 72h, no meio Haas. Como fontes de carbono, palha de cana-de-açúcar e fibra de coco podem substituir a xilana de oat spelt na produção de xilanase pela linhagem IFO-4626. Xilose pode induzir a síntese de xilanase quando nenhuma fonte de xilana é adicionada ao meio. A inibição da atividade de xilanase foi observada nos meios com xilana e glicose (1%) ou galactose (1%). Nos experimentos de purificação da xilanase foi usado o filtrado de cultura obtido após 72h de cultivo da linhagem IFO-4626 no meio Ferreira. Dois picos com atividade de xilanase foram obtidos após a eluição em uma coluna de troca aniônica DEAE-Sephacel. A xilanase I, com massa molecular de 12,6 kDa, Km = 12,14 mg/mL e Vmáx = 7,75 U/µg de proteína, não se ligou à resina e a xilanase II, com massa molecular de 20 kDa, Km = 39,32 mg/mL e Vmáx = 1579,62 mg/mL, foi eluída com 100 mM de NaCl. Tanto as xilanases presentes no filtrado de cultura como as xilanases I e II, apresentaram boa estabilidade térmica a 40°C e 50°C e em valores de pH de 3,5 a 9,0. Porém, além de não possuírem boa estabilidade a 60°C, suas temperaturas e pH ótimos de reação são baixos. As xilanases presentes no filtrado de cultura foram ativadas pela presença de Fe+2, Mn+2, Ca+2 e ditiotreitol (DTT) e inibidas pela presença de Zn+2, dodecil sulfato de sódio (SDS), Pb+2 e Hg+2. A atividade da xilanase I foi estimulada por DTT, Ca+2 e Mn+2 e inibidas por Cu+2, Zn+2, SDS e Hg+2. Já a xilanase II foi inibida por Hg+2 e ativada por diversos íons: Mn+2, Co+2, Fe+2, Ba+2, Ca+2, Cu+2, Mg+2 e por NH4+ e DTT. As xilanases presentes no filtrado de cultura da linhagem IFO-4626 e as xilanases purificadas I e II favoreceram a liberação de cromóforos a 237nm e de açúcares redutores. Porém, as enzimas presentes no filtrado de cultura mostraram-se mais adequadas para liberação de cromóforos com absorção em diferentes comprimentos de onda. Ou seja, constatou-se que as enzimas presentes no filtrado de cultura possuem melhor potencial do que as xilanases purificadas I e II, para favorecer o posterior branqueamento da polpa kraft de pseudocaules de bananeiras frutíferas. / The aim of this work was to study the potential of xylanases present in culture filtrate of Penicillium chrysogenum and of this xylanases purified in favor of the pre-bleaching of pseudo-stem cellulosic pulp of banana trees. Early, it was established the optimal media and time of culture to production of xylanases by IFO-4626 and M-85 Penicillium chrysogenum strains. Both strains have presented such characteristics as to contribute to their use in pulp and/or cellulosic fibers industrial process, besides the high activity of pectinases and the low activity of cellulases. To the IFO-4626 strain, the best production of xylanases using as inductor oat spelt xylan was obtained in the Ferreira medium, after 60h of culture. The performance of M-85 strain only was equal to that at the 72 hours in the Haas medium. As carbon sources, both sugar-cane straw and coconut fiber can substitute the oat spelt xylan in the production of xylanase by IFO-4626 strain. Xylose can induce the synthesis of xylanase when no xylan source was added to the culture medium. The inhibition of activity of xilanase was observed in medium with xylan plus glycose (1%) or galactose (1%). In the essays about xylanase purification, it was used the culture filtrate of IFO-4626 strain, obtained after 72 hours of culture in Ferreira medium. Two peaks with xylanase activity were obtained after the elution in an anionic-exchange column DEAE-Sephacel. The xylanase I, showed molecular mass of 12.6 kDa, Km = 12.14mg/mL and Vmax = 7.75 U/µg of protein, and it was not bind to the resin, and the xylanase II, with molecular mass of 20 kDa, Km = 39.32 mg/mL and Vmáx = 1579.62 mg/mL, was eluted with NaCl 100 mM. The xylanases in the culture filtrate, and the xylanases I and II, have presented good stability at 40°C and 50°C, and in pH values 3.5 to 9.0, despite of having no good stability at 60°C, their optimal temperatures and pH of reaction are low. The xylanases present in culture filtrate were activated by the presence of Fe+2, Mn+2, Ca+2 and dithiothreitol (DTT) and inhibited by the presence of Zn+2, sodium dodecyl sulphate (SDS), Pb+2 and Hg+2. The xylanase I activity was stimulated by DTT, Ca+2, and Mn+2, and inhibited by Cu+2, Zn+2, SDS, and Hg+2. On the other hand, the xylanase II was inibited by Hg+2, and it was activated by several ions, like as: Mn+2, Co+2, Fe+2, Ba+2, Ca+2, Cu+2, Mg+2, and by NH4+ and DTT. The xylanases from IFO-4626 strain, present in the culture filtrate, and the purified xylanases I and II favored the release of chromophores at 237 nm, and release of reducing sugars. Although, the enzymes present in the culture filtrate show better adequacy than the purified ones in order to release chromophores, they show absorption in different wave lengths. In other words, it was verified that the enzymes present in the culture filtrate have the best potential to favor the further bleaching of the banana tree pseudo-stem kraft pulp.

A cana-de-açúcar é uma das matérias primas para a produção de açúcar e álcool. Durante o processo de produção, é gerado como subproduto (ou resíduo) o bagaço, que possui várias aplicações, entre elas a geração de energia, fertilizantes, produção de combustíveis e ração animal. O bagaço da cana-de-açúcar é composto principalmente por materiais lignocelulósicos, possuindo como constituintes principais a celulose, a hemicelulose e a lignina. A lignina é um dos materiais mais recalcitrantes na natureza e, conseqüentemente, dificulta o acesso de enzimas aos carboidratos fermentáveis, reduzindo a eficiência da degradação da celulose e da fermentação. Uma das vias de degradação da lignina ocorre através da ação de enzimas produzidas por fungos de degradação branca, marrom e macia. Essas enzimas são capazes de degradar e expor a celulose e a hemicelulose, que, por sua vez são prontamente utilizadas por outros microrganismos. Para que isso ocorra, esses fungos promovem um processo de oxidação de compostos fenólicos e não fenólicos da molécula de lignina por meio de enzimas ligninolíticas extracelulares entre elas a lacase e a manganês peroxidase (MnP), em baixa velocidade, porém com grande eficiência. O presente trabalho tem como objetivo avaliar diferentes tratamentos químicos alcalinos (NaOH e Ca(OH)2) e biológicos (Penicillium sp. e Aspergillus niger) por microscopia óptica, eletrônica de transmissão e de varredura com o intuito de promover uma alteração física na estrutura da fibra do bagaço de cana-de-açúcar. Os resultados foram avaliados pelas técnicas de microscopia demonstrando que a ação dos tratamentos químicos, principalmente do NaOH + Ca(OH)2, provocou uma eficiente desestruturação das fibras em comparação aos outros tratamentos. Em relação às atividades enzimáticas, o pré-tratamento do bagaço com NaOH +. Ca(OH)2 associado ao A. niger mostrou ser mais eficiente para a produção de lacase. Já para a atividade enzimática de MnP, o tratamento controle (bagaço autoclavado) foi o que apresentou maior eficiência. Para Penicillim sp., a atividade enzimática da lacase não aprsesentou diferença significativa entre os pré-tratamentos bagaço autoclavado e NaOH + Ca(OH)2, no entanto, quando comparados aos pré-tratamentos com NaOH e Ca(OH)2 foram os mais eficientes para a produção dessa enzima. Para a enzima MnP, o pré-tratamento associado às duas bases foi mais eficiente. / Sugarcane is one of the raw materials used for sugar and alcohol production. During the production process, bagasse is generated as a subproduct (or residue), which has a large range of application, as electric power generation, fertilizers, combustible production and animal feeding. Sugarcane bagasse is mainly composed by lignocellulosic material, containing as main component cellulose, hemicelluloses and lignin. Lignin is one of the most recalcitrant naturally found molecules, and, consequently, hardens the access of enzymes to fermentable carbohydrates, decreasing the efficiency of cellulose degradation and fermentation. One of the lignin degradation pathways occurs throughout the action of enzymes produced by white-rot, brown and soft-rot fungi. These enzymes are able to degrade lignin, exposing cellulose and hemicelluloses, which get available for other microorganisms. In order to perform this process, these fungi promote an oxidation process of phenolic and non-phenolic compounds of the lignin molecule, by the lignolytic extracellular enzymes. Among them are the enzymes laccase and manganese peroxidase (MnP), which have a slow rate activity, however of high efficiency. The present work has as objective to evaluate different alkaline chemical (NaOH and Ca(OH)2) and biological (Penicillium sp. and Aspergillus niger) treatments by optic microscopy, scanning electron microscopy and transmission electronic microscopy to promote alteration on the physical structure of the sugarcane bagasse fiber. The results were evaluated by the microscopy technique, showing that the activity of the chemical treatments, in special of NaOH + Ca(OH)2 promoted an efficient loss of structure of fibers in comparison to the other treatments. In respect to the enzymatic activity, the bagasse pre-treated with NaOH + Ca(OH)2, in association with A. Niger showed to be more efficient for laccase production. Meanwhile, for the MnP enzymatic activity, the control treatment (only autoclaved bagasse) was that presented the highest efficiency. For Penicillium sp., the laccase enzymatic activity did not present any significant difference among the pre-treatments autoclaved bagasse (control) and NaOH + Ca(OH)2. However, when compared to the pretreatments with NaOH and Ca(OH)2, they were more efficient for the production of the referred enzyme. For MnP, the pre-treatments associated to both alkalis had an increased efficiency.