Orientador: Telma Teixeira Franco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-02T08:41:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Grigolon_LisanneBeatriz_M.pdf: 4576233 bytes, checksum: a2da520280b57769ad27d737fd243776 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: A quitosana é um polímero catiônico bioadesivo, biocompatível e biodegradável, e estas propriedades fazem da quitosana um material atrativo para inúmeras aplicações no campo biotecnológico e farmacêutico. O escopo do presente trabalho se insere na investigação da modificação enzimática da quitosana, visando produção de polímeros de baixa massa molar e quitooligômeros utilizando papaína livre e imobilizada. Quitina foi utilizada como suporte para imobilização da papaína, sendo o glutaraldeído utilizado como agente reticulante. A análise da superfície do suporte foi executada, e os dados sugerem que a papaína se distribui tanto na superfície como nos poros da matéria fibrosa. Os experimentos de hidrólise foram conduzidos em reator batelada em diferentes condições de pH e temperatura na presença de papaína livre e imobilizada. Em termos da produção de pOlímeros de menor massa molar, enzima imobilizada apresentou maior atividade nas condições de pH 3,2 e temperatura 50°C, enquanto a enzima na forma livre apresentou maior atividade a pH 5,3 e 54°C. Os perfis cromatográficos obtidos por cromatografia de permeação em gel (CPG) foram progressivamente alterados pela ação enzimática, apresentando um shift para a região de menor grau de polimerização (GP) / Abstract: Chitosan is a eationie biopolymer that is bioadhesive, bioeompatible and biodegradable, and these unique properties makes it an attractive material for numerous potential applieations in bioteehnologieal and pharmaeologieal fields. The scope of this work is to investigate enzymatie modifieation of ehitosan in order to produee low molar mass polymers and ehitooligomers with the aid of free and immobilised papain. Papain was immobilized onto chitin fibers, with glutaraldehyde as eros slinking agent. Surfaee area analysis of ehitin was performed, and data suggests that papain is covalently bound to chitin both at the surfaee and into the pores of the fiber. Hydrolysis experiments were performed in a bateh reactor at different pH and temperature conditions with 1% ehitosan - lactie aeid solutions in the presence of free and immobilized papain. Immobilised enzymes showed higher activity at pH 3,2 and 50°C, whereas free form showed higher activity at pH 5,3 and 54°C in terms of polymer modifieation. Chromatographie profiles are progressively altered by papain-promoted hydrolysis both for free and immobilized form and showed a shift towards the region of lower degrees of polymerisation (DP) / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

A degradação de quitina é importante para o remodelamento da parede celular em fungos filamentosos e crucial para o rompimento da cutícula de hospedeiros artrópodes durante a infecção de fungos entomopatogênicos. Além disso a quitina é uma importante fonte nutricional. Para que a quitina possa ser eficientemente utilizada, a atividade de b-Nacetilglicosaminidases (NAGases) deve estar presente. Após a ação de quitinases sobre a quitina, gerando dímeros de N-acetilglicosamina (GlcNAc)2, NAGases hidrolisam suas ligações β-1-4 produzindo GlcNAc livre. Fungos filamentosos possuem, em média, 15 a 25 quitinases, mas somente duas NAGases, o que leva a questões sobre a real importância destas enzimas. Em escala genômica, foram identificadas no fungo entomopatogênico Metarhizium anisopliae duas NAGases da família GH20 (MaNAG1 e MaNAG2) e duas NAGases da família GH3 (MaNAG3 e MaNAG4) das glicosil hidrolases. Análises filogenéticas sugerem subsequentes duplicações ocorrendo principalmente no clado de MaNAG2, resultando na presença de ortólogos em um amplo espectro de ascomicetos com diferentes estilos de vida. MaNAG1 agrupou majoritariamente com espécies entomopatogênicas. MaNAG3 e MaNAG4 apresentaram alta similaridade de sequências e conservação de domínios com NAGases GH3 de bactérias O perfil transcricional dos genes das NAGases GH20 e GH3 foi avaliado por qPCR, em oito diferentes condições de cultivo, representando diferentes estágios de desenvolvimento ou diferentes estados nutricionais. As NAGases apresentaram perfis de transcrição diferenciais em resposta às diferentes condições, indicando a ausência de um padrão de regulação gênica em comum. Os perfis de expressão variáveis também sugerem que elas não devem possuir funções totalmente redundantes. Ensaios de transcrição relativa mostraram a indução da expressão de MaNAG1, MaNAG2 e MaNAG4 por quitina 1%, enquanto MaNAG3 foi induzida em meio suplementado com GlcNAc 0,25%. As relações evolutivas de MaNAG3 e MaNAG4 e a regulação de suas expressões por substratos quitinosos são a primeira evidência do envolvimento de NAGases GH3 em processos celulares fisiológicos em ascomicetos, apontando para sua potencial relevância na diferenciação celular durante o ciclo de vida de M. anisopliae. Com o objetivo de avançar no estudo funcional das NAGases de M. anisopliae, foram gerados vetores para a construção de mutantes nulos para os quatro genes de NAGases e linhagens transformantes foram obtidas utilizando-se a metodologia de transformação de fungos mediada por Agrobacterium tumefaciens. / Chitin degradation is important for filamentous fungi cell wall remodeling and, in entomopathogenic fungi, this process is pivotal for breaching the arthropod host cuticles during infection. Chitin is an important nutrient and to be efficiently used, β-Nacetylglucosaminidases (NAGases) activity must be present. After chitinase action on chitin generating N-acetylglucosamine dimers (GlcNAc)2, NAGases hydrolyze theirs β-1-4 linkages producing free GlcNAc. Filamentous fungi have between 15 to 25 chitinases, but only two NAGases; then, questions arise about the actual importance of these enzymes. On a genomic scale, were identified in the entomopathogenic fungus Metarhizium anisopliae two GH20 NAGases (MaNAG1 and MaNAG2) and two GH3 NAGases (MaNAG3 and MaNAG4) from glycoside hydrolases. Phylogenetic analysis suggested subsequent duplications occurring mainly in MaNAG2 clade, resulting in ortholog clusters in several ascomycetes with a broad range life style. MaNAG1 clusters mostly with entomopathogenic species clades. MaNAG3 and MaNAG4 showed high sequence similarity and domain conservation with bacterial GH3 NAGases Transcriptional profiles of GH20 and GH3 NAGase genes were evaluated by qPCR from eight culture conditions, representing different stages of development and different nutritional states. NAGases showed differential transcript profiles in response to different conditions, indicating an absence of a common gene regulation pattern. The variable expression profiles also suggest they may not have totally redundant roles. Relative transcription assays showed MaNAG1, MaNAG2 and MaNAG4 expression induction by chitin 1%, while MaNAG3 was induced in medium supplemented with GlcNAc 0.25%. Evolutionary relationships of MaNAG3 and MaNAG4 and their expression regulated by chitinous substrates are the first evidence of GH3 NAGases involvement in physiological cell process in entomopathogenic fungi, therefore, pointing to potential relevance on cell differentiation during M. anisopliae life cycle. In order to proceed on functional studies of M. anisopliae NAGases, vectors were constructed to produce knockout mutants for four NAGases genes and transformant strains were obtained by using fungi transformation mediated by Agrobacterium tumefaciens.

A maior parte dos insetos possui uma estrutura anatômica em forma de filme (membrana peritrófica, MP) composta de quitina e proteínas (peritrofinas), que separa o alimento do epitélio do intestino médio. A MP protege o epitélio de microorganismos e da abrasão, e possui outras funções baseadas no fato de que a MP promove a compartimentalização de enzimas, que incluem: aumento da eficiência digestiva através da diminuição da taxa de excreção das enzimas e de outros mecanismos postulados que são testados nesta tese. A síntese das peritrofinas é mais conhecida do que a da quitina componente da MP, tornando desejável um esforço no detalhamento dessa última. Foram realizadas a caracterização e expressão de genes de S. frugiperda que codificam uma peritrofina e enzimas responsáveis pela síntese e degradação de quitina (quitina sintases 1 (SfCHS1) e 2 (SfCHS2), e quitinase (SfCHI), respectivamente). As sequências dos cDNAs correspondentes foram determinadas através da amplificação de fragmentos de PCR que se sobrepõem. Os padrões de expressão dos genes envolvidos no metabolismo da quitina da MP foram analisados durante o desenvolvimento do inseto por RT-PCR. SfCHS2 é expresso no intestino médio durante os estágios de alimentação da larva, enquanto que SfCHI é expresso durante as fases de pós-alimentação, pré-pupa, e pupa. Ambos os genes são predominantemente expressos na região anterior no intestino médio com um gradiente decrescente de expressão ao longo do tubo digestivo. A citolocalização da quitina revelou que o polissacarídeo está presente somente quando SfCHS2 é expresso e não há quitina no intestino médio quando SfCHI é expresso. Esses resultados levaram a formulação da hipótese de que SfCHS2 é responsável pela síntese da quitina da MP durante o estágio larval e SfCHI degrada a quitina da MP durante a muda larva-pupa, sugerindo padrões inversos de expressão desses genes. Em Spodoptera frugiperda, Tenebrio molitor e Musca domestica é possível prever o sítio de secreção das enzimas digestivas (ventrículo anterior, médio ou posterior) a partir da distribuição antero-posterior das enzimas no espaço endoperitrófico. Também foi possível mostrar, usando vários modelos experimentais, que a separação de compartimentos luminais pela MP: a) impede a inibição de despolimerazes por remover oligômeros do espaço endoperitrófico; b) evita a inibição de oligômero hidrolases restringindo-as ao espaço ectoperitrófico e impedindo que entrem em contato com o alimento e c) anula a inibição de enzimas envolvidas na digestão terminal presentes na superfície do epitélio, impedindo que o alimento entre em contato com elas. / Most insects have a film-like anatomical structure (peritrophic membrane, PM) composed of chitin and proteins (peritrophins), which separates food from midgut tissue. It protects the epithelium against food abrasion and microrganisms and has other functions based on compartmentalization of enzymes, which include: increasing digestive efficiency by decreasing enzyme excretion and by other mechanisms that were tested in this thesis. The peritrophin synthesis is less known than PM chitin synthesis, which needs to be better understood. The characterization and expression of S. frugiperda genes encoding a peritrophin and enzymes responsible for the synthesis and degradation of chitin, chitin synthases 1(SfCHS1) and 2 (SfCHS2), and chitinase (SfCHI), respectively, were analysed. Sequences of corresponding cDNAs were determined by amplification of overlapping PCR fragments and the expression patterns of chitin metabolism genes were analyzed during insect development by RT-PCR. SfCHS2 is expressed in the midgut during the feeding stages, whereas SfCHI is expressed during the wandering and pupal stages. Both genes are predominantly expressed in the anterior portion of the midgut with a decreasing gradient of transcript levels in the medial and posterior portions. Chitin staining revealed that the polysaccharide is present in the PM only when SfCHS2 is expressed. There is little or no chitin in the midgut when SfCHI is expressed. These results support the hypothesis that SfCHS2 is responsible for PM chitin synthesis during the larval stage and SfCHI for PM chitin degradation during larval-pupal molting, suggesting inverse patterns of expression of these genes. The secretion site (anterior, middle or posterior midgut) of digestive enzymes can be predicted in Spodoptera frugiperda, Tenebrio molitor and Musca domestica based on enzyme activity distribution along the endoperitrophic space. We also have shown, using several experimental models, that the luminal compartment separation by PM: a) avoid the polimer hidrolases inhibition by removing oligomer from endoperitrophic space; b) decrease the oligomer hidrolases inhibition by restricting them to the ectoperitrophic space (by avoiding their contact with food); and c) block the inhibition of enzymes located at the cell surface involved in terminal digestion by avoiding their contact with food.

A maior parte dos insetos possui uma estrutura anatômica em forma de filme (membrana peritrófica, MP) composta de quitina e proteínas (peritrofinas), que separa o alimento do epitélio do intestino médio. A MP protege o epitélio de microorganismos e da abrasão, e possui outras funções baseadas no fato de que a MP promove a compartimentalização de enzimas, que incluem: aumento da eficiência digestiva através da diminuição da taxa de excreção das enzimas e de outros mecanismos postulados que são testados nesta tese. A síntese das peritrofinas é mais conhecida do que a da quitina componente da MP, tornando desejável um esforço no detalhamento dessa última. Foram realizadas a caracterização e expressão de genes de S. frugiperda que codificam uma peritrofina e enzimas responsáveis pela síntese e degradação de quitina (quitina sintases 1 (SfCHS1) e 2 (SfCHS2), e quitinase (SfCHI), respectivamente). As sequências dos cDNAs correspondentes foram determinadas através da amplificação de fragmentos de PCR que se sobrepõem. Os padrões de expressão dos genes envolvidos no metabolismo da quitina da MP foram analisados durante o desenvolvimento do inseto por RT-PCR. SfCHS2 é expresso no intestino médio durante os estágios de alimentação da larva, enquanto que SfCHI é expresso durante as fases de pós-alimentação, pré-pupa, e pupa. Ambos os genes são predominantemente expressos na região anterior no intestino médio com um gradiente decrescente de expressão ao longo do tubo digestivo. A citolocalização da quitina revelou que o polissacarídeo está presente somente quando SfCHS2 é expresso e não há quitina no intestino médio quando SfCHI é expresso. Esses resultados levaram a formulação da hipótese de que SfCHS2 é responsável pela síntese da quitina da MP durante o estágio larval e SfCHI degrada a quitina da MP durante a muda larva-pupa, sugerindo padrões inversos de expressão desses genes. Em Spodoptera frugiperda, Tenebrio molitor e Musca domestica é possível prever o sítio de secreção das enzimas digestivas (ventrículo anterior, médio ou posterior) a partir da distribuição antero-posterior das enzimas no espaço endoperitrófico. Também foi possível mostrar, usando vários modelos experimentais, que a separação de compartimentos luminais pela MP: a) impede a inibição de despolimerazes por remover oligômeros do espaço endoperitrófico; b) evita a inibição de oligômero hidrolases restringindo-as ao espaço ectoperitrófico e impedindo que entrem em contato com o alimento e c) anula a inibição de enzimas envolvidas na digestão terminal presentes na superfície do epitélio, impedindo que o alimento entre em contato com elas. / Most insects have a film-like anatomical structure (peritrophic membrane, PM) composed of chitin and proteins (peritrophins), which separates food from midgut tissue. It protects the epithelium against food abrasion and microrganisms and has other functions based on compartmentalization of enzymes, which include: increasing digestive efficiency by decreasing enzyme excretion and by other mechanisms that were tested in this thesis. The peritrophin synthesis is less known than PM chitin synthesis, which needs to be better understood. The characterization and expression of S. frugiperda genes encoding a peritrophin and enzymes responsible for the synthesis and degradation of chitin, chitin synthases 1(SfCHS1) and 2 (SfCHS2), and chitinase (SfCHI), respectively, were analysed. Sequences of corresponding cDNAs were determined by amplification of overlapping PCR fragments and the expression patterns of chitin metabolism genes were analyzed during insect development by RT-PCR. SfCHS2 is expressed in the midgut during the feeding stages, whereas SfCHI is expressed during the wandering and pupal stages. Both genes are predominantly expressed in the anterior portion of the midgut with a decreasing gradient of transcript levels in the medial and posterior portions. Chitin staining revealed that the polysaccharide is present in the PM only when SfCHS2 is expressed. There is little or no chitin in the midgut when SfCHI is expressed. These results support the hypothesis that SfCHS2 is responsible for PM chitin synthesis during the larval stage and SfCHI for PM chitin degradation during larval-pupal molting, suggesting inverse patterns of expression of these genes. The secretion site (anterior, middle or posterior midgut) of digestive enzymes can be predicted in Spodoptera frugiperda, Tenebrio molitor and Musca domestica based on enzyme activity distribution along the endoperitrophic space. We also have shown, using several experimental models, that the luminal compartment separation by PM: a) avoid the polimer hidrolases inhibition by removing oligomer from endoperitrophic space; b) decrease the oligomer hidrolases inhibition by restricting them to the ectoperitrophic space (by avoiding their contact with food); and c) block the inhibition of enzymes located at the cell surface involved in terminal digestion by avoiding their contact with food.

Modificações químicas são executadas com o objetivo de preparar derivados de quitosana com melhores propriedades, inclusive a solubilidade, ampliando as suas possibilidades de aplicação. Neste projeto, gládios de lulas foram utilizados para a extração de beta-quitina, a qual foi submetida ao processo de desacetilação assistida por irradiação de ultrassom de alta intensidade visando à produção de quitosana extensivamente desacetilada. A quitosana extensivamente desacetilada foi então submetida à reação de carboximetilação, visando à preparação de O-carboximetilquitosana. Foram estudados os efeitos da razão molar quitosana/ácido monocloroacético e do tempo sobre a reação de carboximetilação de quitosana e as características do produto obtido. As características estruturais e morfológicas das amostras geradas neste projeto, a saber, beta-quitina, quitosana e os produtos de carboximetilação de quitosana, foram determinadas pelo emprego de espectroscopias de ressonância magnética nuclear e no infravermelho, análise elementar, difração de raios X e microscopia eletrônica de varredura. Medidas de viscosidade foram empregadas para a determinação de massas molares médias viscosimétricas de quitina, quitosana e O-carboximetilquitosana. A solubilidade de O-carboximetilquitosana em meios aquosos em função do pH e do grau médio de carboximetilação foi investigada por espectroscopia UV/visível e a estabilidade térmica foi estudada por análise termogravimétrica.A partir dos espectros de ressonância magnética nuclear de hidrogênio das amostras de carboximetilquitosana foi constatado que a carboximetilação da quitosana ocorreu em extensões diferentes em função das condições reacionais. Também foi constatada a ocorrência de N-carboximetilação, evidenciada pelos sinais observados no intervalo de 3,0-3,4 ppm, atribuídos à mono e dissubstituição dos grupos amino. Porém, dada a baixa intensidade dos sinais, foi concluído que a carboximetilação dos grupos aminos ocorreu em baixa extensão. No intervalo 4,05-4,55 ppm foram observados os sinais correspondentes à ressonância dos hidrogênios dos grupos carboximetil (-CH2-COOD) introduzidos nas posições 3 e 6 das unidades de carboximetilquitosana. A espectroscopia no infravermelho também permitiu a distinção das características estruturais de beta-quitina, quitosana, carboximetilquitosana e a determinação dos graus médios de substituição das amostras carboximetiladas, que variaram no intervalo 0,21<GS<0,43. As análises de difração de raios X e as análises termogravimétricas mostraram que a carboximetilação de quitosana gerou derivados menos cristalinos, mais hidrofílicos e termicamente menos estáveis do que o polímero de partida. As amostras de carboximetilquitosana apresentaram solubilidade em meios ácido (pH<3,0), neutro (pH≈7,5) e alcalino (pH>8,0) devido à ocorrência de cargas ao longo de suas cadeias nesses meios, mas foram insolúveis no intervalo 3,5<pH<7,5. Foi observada a ocorrência de despolimerização simultaneamente à carboximetilação, visto que as amostras de carboximetilquitosana apresentaram valores de massas molares viscosimétricas médias inferiores ao da quitosana de partida. Os resultados deste estudo mostram que o grau médio de substituição das amostras de carboximetilquitosana é fortemente afetado pelo excesso de ácido monocloroacético empregado na reação de derivatização de quitosana, porém o prolongamento da reação não gera derivados mais substituídos. / Chemical modifications are carried out to prepare chitosan derivatives with improved properties, including solubility, extending their application possibilities. In this project, beta-chitin extracted from squid pens was subjected to the ultrasound assisted deacetylation process (USAD Process) aiming the production of extensively deacetylated chitosan. The extensively deacetylated chitosan was submitted to the carboxymethylation reaction to result in O-carboxymethylchiotosan (O-CMC). The effects of the molar ratio of chitosan / monochloroacetic acid and of the reaction time on the carboxymethylation reaction and on the characteristics of the O-CMC samples were studied. The structural and morphological characteristics of the samples generated in this project, beta-chitin, chitosan and carboximethylchitosan, were determined by nuclear magnetic resonance and infrared spectroscopy, elemental analysis, X-rays diffraction and scanning electron microscopy. Viscosity measurements were employed to determine the viscosity average molecular weight of chitin, chitosan and O-CMC. The solubility of O-CMC samples in aqueous solution of different pHs was investigated by UV / visible spectroscopy while the thermal stability was studied by thermogravimetric analysis. The 1H-NMR spectra of the O-CMC samples revealed that the carboxymethylation of chitosan occurred in different extents depending on the reaction conditions. It was also revealed the occurrence of N-carboxymethylation, evidenced by the signals observed in the range of 3.0 ppm - 3.4 ppm, assigned to the mono and disubstitution of amino groups. However, as the signal intensity was low, it was concluded that the N-carboxymethylation occurred in low extension. In the interval 4.05 ppm - 4.55 ppm it were observed the signals corresponding to the resonance of the hydrogens of the carboxymethyl groups (-CH2-COOD) introduced in positions 3 and 6 of the repeating units of O-CMC. The infrared spectroscopy also allowed the distinction of the structural features of beta-chitin, chitosan, carboxymethylchitosan and the determination of the average degree of substitution of carboxymethylated samples, which varied in the range 0,21 <GS <0,43. The X-ray diffraction and thermogravimetric analysis showed that the carboximethylation of chitosan produced derivatives less crystalline, more hydrophilic and thermally less stable than the parent polymer. The O-CMC samples showed solubility in acid (pH <3.0), neutral (pH ≈ 7.5) and alkaline (pH> 8.0) media due to the occurrence of charges along its chains, but the polymer was insoluble in the range 3.5 <pH <7.5. The occurrence of depolymerization simultaneously to the carboxymethylation reaction was observed since the O-CMC samples showed lower viscosity average molecular weight values as compared to the parent chitosan. The results of this study show that the average degree of substitution of the O-CMC samples is strongly affected by the excess of monochloroacetic acid used in the derivatization reaction of chitosan, but the extension of the reaction for longer times doesn\'t generate more substituted derivatives.

Orientador: Pedro de Oliva Neto / Banca: Valéria Marta Gomes de Lima / Banca: Rubens Monti / Resumo: Durante a de fermentação alcoólica industrial, contaminações são comuns no meio fermentativo, causadas por bactérias e/ou leveduras selvagens. Um dos principais problemas devido a contaminações microbianas é a floculação das leveduras, responsável por dificuldades operacionais na indústria e implicações econômicas. A floculação pode ser resolvida por um tratamento enzimático à base de proteases, que agem na parede celular da levedura, substituindo o tratamento convencional, que emprega ácido sulfúrico. No entanto, o tratamento enzimático é economicamente inviável para a aplicação industrial. Para reduzir esses custos, o presente trabalho estudou duas técnicas para reutilizar a atividade catalítica da papaína. A primeira foi baseada na recuperação da enzima livre pela centrifugação da suspensão de leveduras. A segunda foi a imobilização da enzima nos suportes quitina e bagaço de cana (celulose). A enzima foi imobilizada em quitina tratada ou não com glutaraldeído, empregando diferentes concentrações de polietilenoimina, perfazendo 6 diferentes protocolos de imobilização em quitina. A imobilização em bagaço de cana foi efetuada pela ativação da celulose com ácido periódico. A quantidade de proteína imobilizada e os rendimentos da atividade da enzima imobilizada foram muito baixos nas técnicas de imobilização. A atividade específica da enzima imobilizada, no entanto, foi satisfatória em algumas imobilizações, com exceção daquelas que utilizaram suporte tratado com glutaraldeído, mostrando o efeito negativo desse reagente sobre a papaína e a importância do aprimoramento dessa técnica. A suspensão de leveduras tratada com papaína livre foi centrifugada e esse processo foi realizado 14 vezes, usando a mesma papaína recuperada. O uso de SDS nesse processo para potencializar a desfloculação celular... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: During the industrial alcoholic fermentation contaminations are common due to bacterium and/or wild yeasts in the wort. One of the principal problems due to microbial contaminations is the yeasts flocculation, responsible by industrial operational difficulties and economic implications. The flocculation can be solved by protease enzymatic treatment, which acts on the yeast cellular wall, changing the conventional treatment, which employs sulfuric acid. However, the enzymatic treatment is economically impracticable for industrial application. In order to reduce these costs, this work studied two techniques to reuse the catalytic activity of papain. The first one was based on the free enzyme recuperation by yeast suspension centrifugation. The second one was the enzyme immobilization on chitin and sugar cane bagasse (cellulose) supports. The enzyme was immobilized on treated or nontreated chitin with glutaraldehyde, using different concentrations of polyethylenimine, resulting in 6 different immobilization techniques on chitin. The immobilization on cane bagasse was made by cellulose activation with periodic acid. The quantity of immobilized protein and its activity yields were very low in the immobilization techniques. Nevertheless, the specific activity of the immobilized enzyme was satisfactory in several immobilizations, except those which have used treated-support with glutaraldehyde, showing the negative effect of this reagent on papain and the importance of improvement of this technique. The yeast suspension treated with free papain in solution was centrifuged and this process was done 14 times, using the same recovered papain. The use of SDS in this process to improve the cell deflocculation wasn't efficient. The yeast cell suspension centrifugation after free-enzyme treatment must be studied to industrial purposes. / Mestre

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciencias Fisicas e Matematicas / Made available in DSpace on 2012-10-16T23:22:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T21:18:52Z : No. of bitstreams: 1 110289.pdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / A quitina e alguns derivados foram utilizados como modificadores em eletrodo de pasta de carbono quimicamente modificados EPCQM e foram empregados na pré-concentração de alguns ânions. De modo geral, a pré-concentração ocorre através de interações eletrostáticas entre o polímero presente no ECPQM e o ânion em solução. Posteriormente a quitosana foi usada como suporte para modificadores eletroativos na preparação de EPCQM. Os complexos ferricianeto e ferrocianeto foram adsorvido na quitosana através de interação eletrostática em pH < 3. O polímero preparado com o ferricianeto quando exposto a luz do sol, apresentou alterações nos espectros de Infravermelho e Mössbauer mostrando que o ferricianeto adsorvido sofre um processo de redução fotoinduzida, além da formação do complexo aquopentacianoférrico. Numa etapa seguinte preparou-se EPCQM através da coordenação de complexos inorgânicos. A quitosana foi modificada com o 2-piridinocarboxialdeido e 4-piridinocarboxialdeido obtendo-se a 2PMQ e 4PMQ respectivamente. A complexação do aminopentacianoferrato teve como resultado uma única espécie coordenada ao polímero. Finalmente foram preparados EPCQM usando o complexo [Ru(IIIl)(EDTA)(H2O)]. O voltamograma do [Ru(III)(EDTA)(4PMQ)] apresenta duas onda redox indicando a espécie dissubstituida [Ru(II)(EDTA)(4PMQ)2]. O [Ru(IIII)(EDTA)(2PMQ)] apresenta uma única onda redox. O espectro UV/Vis deste polímero mostrou uma banda em 536 nm atribuído a transferência de carga Ru(II)®imina, indicando processo de redução do metal com oxidação do ligante.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T03:46:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 286035.pdf: 10421694 bytes, checksum: 86b7defc9211ce2b78fde1aa5c44bf07 (MD5) / Entre os diversos problemas de saúde pública ligados ao abastecimento de água, a contaminação de mananciais de água doce por cianotoxinas tem sido muito enfatizada devido ao risco toxicológico que representa. Assim, este assunto tornou-se preocupante e é cada vez mais estudado pela comunidade científica, pois compromete a qualidade das águas destinada ao consumo humano, atingindo conjuntos de organismos muito além da comunidade aquática. A saxitoxina (STX) é uma neurotoxina produzida pela cianobactéria Cylindrospermopsis raciborskii, que compõe a biota da Lagoa do Peri, um dos principais mananciais de abastecimento de água para o Município de Florianópolis-SC. Este estudo investigou o mecanismo de ação da STX por meio de métodos toxicológicos in vitro, além de verificar a capacidade de adsorção de conchas de ostra e quitina à STX. Os testes citotóxicos e genotóxicos in vitro, realizados para avaliar a ação da STX sobre células Neuro 2A (N2A) e Vero, foram os testes do MTT, a fragmentação e a metilação do DNA, a lipoperoxidação e a frequência de células micronucleadas. Os ensaios de adsorção deram-se com o emprego de conchas de ostras trituradas e quitina, como matrizes adsorventes para a verificação da capacidade de adsorção da STX em soluções aquosas. Para a quantificação da STX, foi empregada a cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Os resultados obtidos nas avaliações toxicológicas demonstraram que a STX possui um potencial efeito citotóxico e genotóxico, pois induziu as células N2A à apoptose, à fragmentação e à hipermetilação do DNA, além de causar a oxidação lipídica da membrana celular. Nessas avaliações toxicológicas ainda foi possível verificar o potencial da STX à indução de formação de micronúcleos em células N2A e Vero, com evidências dos efeitos de origem aneugênica. Nos ensaios de adsorção, foi possível verificar que a concha de ostra e a quitina foram eficientes para remoção da STX (>60% em 48h) em amostras da água, na escala de concentrações empregadas neste estudo. / Amongst the diverse problems of public health on the water supply, the contamination of fresh water sources from cyanotoxins had been emphatized due toxicological risk. Thus, this subject that concern more and more studied by the scientific community, therefore compromises the waters quality destined to the human consumption, reaching organisms beyond the aquatic community. The saxitoxin (STX) is a neurotoxin produced in blooms of Cylindrospermopsis raciborski, cyanobacteria that composes the biota of Peri Lagoon - Florianópolis/SC. This study evaluated the mechanism of action of STX through toxicology methods in vitro, besides verifying the absorption capacity of oyster shell and chitin to STX. To evaluate the action of STX in Neuro 2A (N2A) and Vero cells, the cytotoxic and genotoxic in vitro essays employed were: MTT assay, DNA methylation and fragmentation, lipid peroxidation and frequency of micronucleated cells. From the adsorption essays were employed oyster shells powdered and chitin as adsorbents matrices and verifying the capacity of absorption of STX soluble to these adsorbents. The quantification of STX was for high performance liquid chromatography (HPLC). The results of toxicological evaluation showed that STX had a potential cytotoxic and genotoxic effects. The STX'exposure induced to N2A cells to cellular apoptosis, DNA fragmentation and methylation and lipid oxidation of cellular membrane. The toxicological evaluation demonstrated that STX induced to the N2A and Vero cells exposed to micronuclei formation, with evidenced to aneugenic effects. The adsorption assays verified that oyster shell and chitin were efficient to remove the STX (>60% in 48h) from water samples, in the concentrations scale employed in this study.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-08-29T15:07:27Z No. of bitstreams: 1 RAYANE SANTA CRUZ MARTINS DE QUEIROZ ANTONINO - DISSERTAÇÃO (PPGCEMat) 2016.pdf: 1360876 bytes, checksum: bf2f12294c54d5dd47a2072415f51663 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-29T15:07:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RAYANE SANTA CRUZ MARTINS DE QUEIROZ ANTONINO - DISSERTAÇÃO (PPGCEMat) 2016.pdf: 1360876 bytes, checksum: bf2f12294c54d5dd47a2072415f51663 (MD5) Previous issue date: 2016-03-22 / Capes / A quitina é o segundo polissacarídeo mais abundante na natureza, sendo a quitosana seu principal derivado. A quitosana é um polissacarídeo composto por unidades de Nacetil-glucosamina e N-glucosamina unidas por ligações (1-4). Suas propriedades de biocompatibilidade, baixa toxicidade e biodegradabilidade, a tornam um polímero de escolha em aplicações biomédicas e farmacêuticas. Encontra-se quitina em insetos, fungos e em exoesqueletos de crustáceos, sendo esta última a fonte de mais fácil obtenção. Sendo assim, objetiva-se produzir quitosana a partir de exoesqueletos de camarão (Litopenaeus vannamei Boone) visando aplicações biomédicas. Primeiramente, fez-se necessário o beneficiamento da casca de camarão, para posterior tratamento químico. Sendo, portanto, retirado da casca a fase mineral, a fase proteica, os pigmentos, extraindo assim, a quitina, e posterior desacetilação da mesma para finalmente, obter a quitosana. Foram determinados tempos diferentes nas etapas do processo a fim de se obter características distintas entre os lotes. Foram realizados ensaios de caracterização química e física da quitosana obtida a fim de verificar a pureza, como também a variabilidade nas características obtidas quanto ao processamento. As amostras de quitosana possuem aspecto de pó e de coloração branca. O método de desmineralização foi eficiente, observado pelo teor de cinzas abaixo de 0,063%; o grau de desacetilação está acima de 90%, tal resultado corrobora com a solubilidade adequada da quitosana em soluções diluídas de ácidos fracos, e o baixo teor de insolúveis determinado; por meio do ensaio de difração de raios X (DRX) foi possível a identificação dos picos característicos da quitosana e sua distinção com a quitina; a massa molecular obtida por viscosimetria, determinou que a quitosana obtida nos cinco lotes, podem ser caracterizadas como de médio peso molecular; e quanto ao aspecto morfológico, foi possível observar semelhança da superfície entre os cinco lotes da quitosana obtida. Assim, as amostras de cada lote obtiveram resultados satisfatórios para os ensaios de caracterização para aplicações farmacêuticas e biomédicas. / Chitin is the second most abundant polysaccharide in nature, the chitosan being its main derivative. Chitosan is a polysaccharide composed of N-acetyl-glucosamine and N-glucosamine units linked by  (1-4) linkages. Their properties of biocompatibility, low toxicity and biodegradability, make a polymer of choice for biomedical and pharmaceutical applications. It lies chitin in insects, fungi and the exoskeletons of crustaceans, the latter being the source easier to obtain. Thus, the objective is to produce chitosan from shrimp exoskeletons (Litopenaeus vannamei Boone) aiming for biomedical applications. First, it became necessary the processing of shrimp shells for further chemical treatment. It is, therefore, taken from the bark mineral phase, the proteinaceous phase, pigments, thereby drawing, chitin, and subsequent deacetylation thereof to finally obtain chitosan. They were determined at different times of the process steps in order to obtain different characteristics between batches. Chitosan chemical and physical tests were performed as obtained in order to verify purity as well as the variability in characteristics obtained on processing. Chitosan samples have aspect powder and white coloration. The method was efficient demineralization, observed by an ash content below 0.063%; The deacetylation degree is above 90%, this result confirms adequate solubility of chitosan in dilute solutions of weak acids, and certain low insoluble content; using the test X-ray diffraction (XRD) it was possible to identify the characteristic peaks of chitosan and its distinction with chitin; the molecular weight obtained by viscometry determined that the chitosan obtained in five batches, can be characterized as average molecular weight; and as the morphologic aspect, it observed like the surface of the five lots of chitosan obtained. Thus, samples from each batch satisfactory results for the characterization tests for pharmaceutical and biomedical applications.

Orientador: Janete Apparecida Desidério / Coorientador: Guilherme Duarte Rossi / Banca: Ana Maria Guidelli Thuler / Banca: Ricardo Antonio Polanczyk / Banca: Vivian Boter Bergamasco / Banca: Jackson Antonio Marcondes de Souza / Resumo: O controle da broca da cana, Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) (Lepidoptera: Crambidae), pode ser feito pela aplicação de inseticidas químicos, mas o uso dessa tática de manejo pode resultar em danos ambientais e ao homem. De forma alternativa e com efeitos negativos reduzidos, o manejo de D. saccharalis e outros insetos-praga pode ser feito pela utilização do entomopatógeno Bacillus thuringiensis. Além do uso de formulações de B. thuringiensis para o controle de pragas, um ou mais genes que codificam proteínas inseticidas Cry e Vip de B. thuringiensis estão presentes nas plantas transgênicas com resistência a insetos comercialmente disponíveis no Brasil. Apesar de alta adoção, efeitos colaterais reduzidos e eficiência das plantas Bt, o uso desta tecnologia pode resultar na seleção de populações de insetos resistentes às plantas transgênicas. Por isso, a busca por novas proteínas e combinações de proteínas com diferentes modos de ação para retardar a evolução da resistência deve ser constante. Nesse cenário, uma quitinase de B. thuringiensis apresenta potencial para ser incorporada em uma nova geração de plantas transgênicas. Quitinases são enzimas que apresentam domínios catalíticos para hidrólise de quitina e domínios ligantes em quitina (CBD) que podem estar envolvidos com a atividade inseticida. A atividade inseticida das quitinases é relacionada com a desestruturação da membrana peritrófica dos insetos e consequente perda de suas propriedades e funções. Além da desc... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Chemical control is applied to manage the sugarcane borer, Diatraea saccharalis (Fabricius, 1794) (Lepidoptera: Crambidae). However, this control tactic may result in great damages to the environment and non-target species, including men. Alternativelly, the use of the entomopathogen Bacillus thuringiensis can be made to manage D. saccharalis and other insect pests with reduced undisarable side effects. Beyond the use of formulations of B. thuringiensis for pest control, one or more genes of insecticidal proteins from B. thuringiensis such as Cry and Vip are incorporated into commercially available transgenic plants with insect resistance in Brazil. Despite of the high adoption rate, reduced side effects, and high efficency, the intensive use of this technology may result in the selection of insect-resistant populations to transgenic plants. For this reason, the search for new genes with different modes of action to delay the evolution of resistance must be constant. In this scenario, a chitinase from B. thuringiensis has potential to be incorporated into a new generation of transgenic plants. Chitinases are enzymes of the family of glycosyl hydrolases which catalyze the hydrolysis of chitin. Chitinases present catalytic domains responsible for the hydrolysis of chitin and chitin-binding domains (CBD), both associated to insecticidal activity. Insecticidal activity of chitinases is related to the disruption of the peritrophic membrane of insects, which results in the loss of ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor