A estrutura e o comportamento de proteínas são de grande interesse a uma infinidade de áreas de conhecimento, com especial destaque para alimentação e saúde. As proteínas compõem uma fundamental classe de moléculas biológicas, com capacidade para interagir com diversas outras estruturas e formar complexos. Dois tópicos principais são abordados neste trabalho: (a) avaliação da formação de complexos entre três proteínas do soro do leite (-lactoalbumina, -lactoglobulina e lactoferrina) em diferentes condições experimentais de força iônica e pH da solução através de derivadas da energia livre e (b) avaliação de aspectos relacionados com a fundamentação teórica dos modelos moleculares com granularidade grossa e uso do dielétrico contínuo empregados para estudo do fenômeno da complexação molecular, através da análise, em larga escala, da correlação de cargas em proteínas disponíveis no banco de dados de proteínas. Os estudos teóricos de complexação foram realizados através do emprego de simulações Monte Carlo Metropolis, com o modelo do solvente contínuo, constante dielétrica homogênea e sal implicitamente descrito. Os estudos de complexação permitem compreender os mecanismos moleculares envolvidos, elucidando, inclusive, controvérsias experimentais e oferecendo orientação para aplicações. Já os resultados do estudo de correlação de cargas em estruturas experimentais de proteínas permitem justificar as aproximações do modelo. / The structure and behavior of proteins are of great interest for a number of science fields, with special emphasis to food industry and health. Proteins comprise a fundamental group of biological molecules, with the capacity of interacting with several other structures and creating complexes. Two major topics are covered in this study: (a) evaluation of complex formation among three whey proteins (-lactalbumin, -lactoglobulin and lactoferrin) under different experimental conditions of ionic strength and pH of solution through free energy derivatives and (b) evaluation of features related to the theoretical basis of the coarse-grained molecular models and the use of continuous dielectric which are employed to investigate the molecular complexation phenomenon, through analysis, on a large scale, of charge correlation in proteins available in the protein data bank. The theoretical studies of complexation were performed through the use of Monte Carlo Metropolis simulations, with continuous solvent model, homogeneous dielectric constant and salt implicitly described. The complexation studies allow to understand the molecular mechanisms involved, also elucidating experimental controversies and offering orientation to applications; whereas the results of the charge correlation study in experimental structure of proteins allow justify the approximations of the model.

O vírus respiratório sincicial humano (HRSV) é um dos agentes patogênicos respiratórios de grande importância clínica, tendo em vista que acomete 64 milhões de crianças por ano em todo o mundo. A resposta imune do hospedeiro e a variabilidade genética do HRSV podem interferir na produção de uma vacina eficaz, tal como a presença de quasispecies na população viral. O objetivo deste trabalho foi detectar quasispecies em amostras de HRSV e verificar se soros obtidos da criança na fase convalescente da doença e de sua respectiva mãe selecionam estes mutantes. Uma alteração não sinonímia foi detectada no gene F em um dos clones seqüenciados, enquanto duas alterações sinonímias e duas não sinonímias foram encontradas no gene G do HRSV, sendo as últimas no mesmo nucleotídeo. Um dos clones pré-selecionados com soro humano apresentou a mesma alteração não-sinonímia, encontrada na ausência de anticorpos no gene G. Os resultados sugerem que diferentes sequencias virais presentes em menor quantidade na população podem ser selecionadas pelo sistema imunológico do hospedeiro. / Human respiratory syncytial virus (HRSV) is one of the most important clinical respiratory pathogens, since 64 millions children in the world are infected by this agent every year. Host immunity and viral genetic variability are important factors to a vaccine development, besides quasispecies presence in the viral population. In this work, HRSV quasispecies were detected in clinical samples in absence and presence of human polyclonal serum collected by children in the convalescent phase and mother serum. A non-synonymy variation was found in the F gene in antibodies absence. Four mutations were found at HRSV G2 in polyclonal serum absence. Two were synonymy and two were non-synonymy variation, the last in the same nucleotide. A non-synonymy mutation was found in the G2 region in presence of polyclonal serum collected from child convalescent phase. This alteration was the same of the observed in absence of polyclonal serum so it is possible that host antibodies can selected different viral minority sequences present in the population.

Avaliou-se o desempenho do reator anaeróbio em batelada seqüencial com biomassa imobilizada (ASBBR) no tratamento de soro de queijo quanto submetido a diferentes estratégias de alimentação e cargas orgânicas volumétricas (COV). O reator operou com agitação mecânica através de impelidor do tipo hélice na rotação de 500 rpm. Um volume de 2 litros foi alimentado por ciclo com 1 litro de volume residual, totalizando 3 litros. O substrato utilizado foi soro de queijo desidratado reconstituído. Suplementou-se o sistema com NaHCO3 na razão de 50% NaHCO3/DQO. Foram testadas as seguintes COVs: 2, 4, 8 e 12 gDQO/l.d. Para ciclos de 8 horas e em cada COV, três estratégias de alimentação foram testadas: (a) operação em batelada com ciclo de 8 horas, (b) batelada alimentada de 2 horas (c) batelada alimentada de 4 horas. Na COV de 2 gDQO/l.d, a conversão de matéria orgânica como DQO em amostras filtradas foi de 92, 96 e 91% para as estratégias de alimentação (a), (b) e (c), respectivamente. Para a COV de 4 gDQO/l.d, o desempenho foi de 94, 97 e 93%, respectivamente. Para a COV de 8 gDQO/l.d houve redução nas eficiências de conversão a 83, 85 e 86%, respectivamente. O aumento da COV para 12 gDQO/l.d, resultou na redução em eficiências de 72, 73 e 81%, respectivamente. Os perfis durante os ciclos da concentração de ácidos voláteis totais mostraram que, apesar do aumento gradual com o tempo de enchimento aumentando, nenhuma diferença significativa foi detectada em termos dos seus valores máximos. Foi observada a redução de ácido propiônico como conseqüência do aumento do tempo de enchimento. Assim, para COV de 2 e 4 gDQO/l.d, a estratégia de alimentação (b) proporcionou maiores eficiências de conversão e estabilidade operacional, enquanto que este comportamento foi observado na estratégia de alimentação (c) para os valores de COV de 8 e 12 gDQO/l.d. / The performance of an anaerobic sequencing batch biofilm reactor (ASBBR) treating cheese whey was evaluated when subjected to different feeding strategies and volumetric organic loads (VOL). The reactor operated under mechanical stirring provided by helix impellers at rotor speed of 500 rpm. A volume of 2 l was fed per cycle with 1 l of residual volume, totalizing 3 l. Reconstituted dehydrated cheese whey was used as substrate. NaHCO3 was supplemented at a ratio of 50% NaHCO3/COD. The following VOLs were tested: 2, 4, 8 and 12 gCOD/l.d. For 8-h cycles and each value of VOL three feed strategies were tested: (a) batch operation with 8-h cycle; (b) 2-h fed-batch operation; and (c) 4-h fed-batch. In the VOL of 2 gCOD/l.d, organic matter conversions as COD were 92, 96 and 91%, for feeding strategies (a), (b) and (c), respectively. For the VOL of 4 gCOD/l.d, performance values were 94, 97 and 93%, respectively. For the VOL of 8 gCOD/l.d there was a reduction in conversion efficiency to 84, 85 and 86%, respectively. The increase of VOL to 12 gCOD/l.d resulted in the reduction in efficiency of 78, 73 and 81%, respectively. The profiles of total volatile acids concentration obtained during the cycles showed that despite its gradual increase with the increasingly filling time, no significant differences were detected in terms of maximum values. Reduction in proprionic acid concentration along the cycle were observed as consequence of the increase of the filling time. Thus, for VOL of 2 and 4 gCOD/l.d feeding strategy (b) provided higher conversion efficiency and operation stability. This behavior was similar to that observed for the feeding strategy (c) at the VOL of 8 and 12 gCOD/l.d.

O peptídeo antimicrobiano retratado neste trabalho é a nisina, produzido pela bactéria Lactococcus lactis subsp. lactis, um peptídeo estruturalmente composto por 34 aminoácidos, mostra um vasto espectro de atividade inibitória em microrganismos Gram-positivos, Gram-negatios e esporo formadores. O objetivo deste trabalho foi produzir a nisina a partir de células de Lactococcus lactis utilizando soro de leite e leite desnatado como meio de cultivo. Para tanto as células de L. lactis foram desenvolvidas em agitador rotacional (30°C/36 h/100 rpm) e a atividade de nisina, os parâmetros de crescimento e os componentes do meio de cultivo foram analisados. Em leite desnatado, contendo 2,27 9 de sólidos totais, a atividade de nisina foi 20077,05 AU.mL-1 sendo 3 vezes maior em relação ao leite desnatado com 4,54 9 sólidos totais, 8739,77 AU.mL-1 ; e foi 73 vezes maior em relação ao leite desnatado com 1,14 9 sólidos totais, 273,21 AU.mL-1. Osoro de leite utilizado foi doado por uma indústria de lacticínios, em laboratório parte do soro foi tratada de duas formas: (i) filtrado e (ii) esterilizado, e ambos foram utilizados para cultivo das células produtoras de nisina em agitador rotacional 30°C/36 h/100 rpm. Os resultados mostraram que o meio de cultivo composto por soro de leite não filtrado forneceu uma adaptação ao L. lactis, sendo a concentração de nisina obtida 1628 vezes maior que do soro de leite filtrado, 11120,13 e 6,83 mg.L-1 respectivamente. Em relação à atividade de nisina contra Gram-negativos, aumentou-se o efeito bactericida quando adicionada ao EDTA. O comportamento da nisina no sistema micelar de duas fases aquosas foi investigado experimentalmente, demonstrando que a biomolécula alvo pode ser extraída tanto do meio fermentado complexo quanto daslmpurezas presentes na nisina comercial. Nos testes com o sistema micelar de duas fases aquosas, a nisina particionou, preferencialmente, para a fase rica em micelas (coeficiente de partição (KNis) maior que 1,5), ocorrendo um aumento de 1 ciclo logaritimo na concentração inicial de nisina comercial (105 AU, no sistema). Este trabalho reúne os estudos desenvolvidos onde o principal objetivo foi a obtenção da nisina através de meios- de cultivo alternativos, além de sua aplicação e purificação. / Nisin is a natural antimicrobial peptide used as food preservative produced by Lactococcus lactis, that inhibits the outgrowth of spores, the growth of a variety of Gram-positive and Gram-negative bacteria. Applications of this bacteriocin include dental care products pharmaceutical products such as stomach ulcers and colon infection treatment and potencial birth control. This study aims to evaluate growth conditions for L. lactis as well as the effect in nisin production when utilizing milk whey and skimmed milk. Lactococcus lactis ATCC 11454 was developed in a rotatory shaker (30°C/36 h/100 rpm) in diluted skimmed milk and nisin expression, growth parameters and media components were also studied. Nisin expression in skimmed milk 2.27 9 total solids (20077.05 AU.mL-1) was up to 3-fold higher than transfers in skimmed milk 4.54 9 total solids (8739.77 AU.mL-1) and was up to 85-fold higher than transfers in skimmed milk 1.14 9 total solids (273.21 AU.mL-1). Milk whey, abyproduct from dairy industries, was utilized in two different ways (i) without filtration, autoclaved at 121°C for 30 min and (ii) filtrated (1.20 µm and 0.22 µm membrane filter), L. lactis was developed in a rotary shaker (30°C/36 h/100 rpm) and these cultures were transferred five times using 5 mL aliquots of broth culture for each new volume of the respective media. The results showed that culture media composed by milk whey without filtration was better for L. lactis in its adaptation than milk whey without filtration. Nisin titers, in milk whey without filtration, was 11120.13 mg.L-1 in 2nd transfer, and Up to 1628-fold higher than the filtrated milk whey, 6.83 mg.L-1 in 1st transfer. Nisin activity was assayed by the agar diffusion method using Lactobacillus sakei ATCC 15521 and a recombinant Escherichia coli DH5α expressing the recombinant green fluorescent protein (GFPuv) as the nisin-susceptible test organisms. Combining EDTA with nisin increased the bactericidal effect of nisin upon the bacteria examined. A potentially scalable and cost-effective way to purify commercial and biosynthesized in bioreactor nisin, including simultaneously removal of impurities and contaminants, increasing nisin activity, was studied (two phase micellar system). Results indicated that nisin partitions preferentially to the micelle richphase, despite the surfactant concentration tested, and its antimicrobial activity increases. Biological processing of byproducts (milk whey) can be considered one profitable alternative, generating highvalued bioproducts.

A anemia aplástica severa (AAS) pode ser tratada com sucesso na maioria dos casos com terapia imunossupressora (IS) ou transplante alogenêico de medula óssea (TMO). Os principais fatores que determinam a escolha da modalidade terapêutica são a idade e a disponibilidade de um doador HLA-histocompatível. Em pacientes mais jovens, o TMO de um doador aparentado é preferível, enquanto que em pacientes acima de 40-50 anos, a terapia IS é a modalidade terapêutica de escolha. Resposta hematológica é obtida em 60-75% dos casos com terapia IS na AAS, o que correlaciona com melhor sobrevida. Recidivas ocorrem em aproximadamente um terço dos respondentes e evolução clonal para mielodisplasia em 10-15% ao longo termo. A doença do enxerto-versus-hospedeiro (GVHD) agudo ocorre em 30-40% dos casos sendo a forma crônica presente em 40-50%. Infecções são frequentes e podem complicar o transplante. Portanto, a refratariedade à terapia IS, recidivas e evolução clonal limitam o sucesso da terapia IS na AAS, enquanto rejeição do enxerto, GVHD, e infecções limitam o sucesso do TMO na clínica. Fatores preditivos dessas complicações seriam de grande valor na clínica, uma vez que poder-se-iam realizar decisões terapêuticas com base mais racional, onde pacientes fossem alocados a diferentes tratamentos com base no seu perfil de risco. Ou seja, pacientes com alta probabilidade de resposta e baixo risco de recidiva e evolução clonal se beneficiariam de terapia IS, enquanto àqueles com baixa probabilidade de resposta e alto risco de recidiva e/ou evolução clonal teriam mais benefícios do TMO, por exemplo. Com base nessa premissa, desenvolvemos estudos para investigar fatores que pudessem estar associados ao sucesso da terapia IS na AAS. Os principais achados de 3 análises distintas sobre o tema evidenciou: 1) crianças (< 18 anos) apresentam alta taxa de resposta à terapia IS (em torno de 75%) com uma excelente sobrevida geral em pacientes respondentes; 2) o número absoluto de reticulócitos e de linfócitos pré-tratamento correlaciona com resposta hematológica aos seis meses após terapia IS; e 3) o comprimento telomérico não está associado à resposta hematológica, porém, está associado a probabilidade de recidiva, evolução clonal, e sobrevida geral após terapia IS. Esses parâmetros identificados nesses estudos podem servir de base em algoritmos futuros onde faz-se estratificação de risco de cada paciente, a fim de alocar a modalidade terapêutica mais apropriada com base no perfil individual de risco. No que diz respeito ao comprimento telomérico, é provável que esse marcador biológico não só esteja associado ao processo de evolução clonal na AAS, mas que também participe na biologia da instabilidade genômica de células na medula óssea levando a aberrações cromossômicas e o desenvolvimento de mielodisplasia e leucemias. / Severe aplastic anemia (SAA) can be treated successfully in the majority of cases with immunosuppressive therapy (IST) or allogeneic bone marrow transplantation (BMT). The principal factors that determine the choice of treatment modalities are age and availability of an HLA-histocompatible donor. In younger patients, BMT from a related donor is preferred, while in patients over 40-50 years of age, IST is often employed. Hematologic response is achieved in 60-75% of cases with IST, which correlates with better survival. Relapses occur in approximately one third of responders and clonal evolution to myelodysplasia occurs in 10-15% of cases long-term. Acute graft-versus-host disease (GVHD) occurs in 30-40% of cases and chronic GVHD in 40-50%. Infections are common and complicate transplant outcomes. Therefore, refractoriness, relapses and clonal evolution limit the success of IST in SAA, while graft rejection, GVHD, and infections limited the success of BMT in the clinic. Predictors for these complications would be of great value in the clinic since one could make more rational treatment decisions where patients were allocated to different treatment modalities based on their risk profile. For example, patients with high probability of response and low risk of relapse and clonal evolution would benefit more from IST, while those with low probability of hematologic response and high risk of recurrence and/or clonal evolution most likely to benefit from BMT. Based on this premise, we developed studies to investigate factors that could be associated with the success of IST in SAA. The main findings of three separate analysis on the subject showed: 1) children ( < 18 years) have a high response rate to IST (around 75%) with an excellent long-term survival rate among responders; 2) the absolute number of reticulocytes and lymphocytes pre-treatment correlates with hematologic response at 6 months after IST, and 3) telomere length is not associated with hematologic response, but, associated with the likelihood of relapse, clonal evolution, and overall survival after IST. These parameters may serve as a basis for future algorithms allowing for risk stratification for each individual patient allowing for better treatment allocation. With respect to the telomere length, it is likely that it not only represents a biological marker but that it is involved in the process of clonal evolution contributing to genomic instability in bone marrow cells leading to the development of myelodysplasia and leukemia

A produção de proteínas recombinantes, principalmente para uso farmacêutico, tem sido intensamente estudada, juntamente com suas propriedades físico-químicas, o que possibilita uma melhor escolha da técnica de purificação, e assim, evitar perdas no rendimento e custos elevados. A glicocerebrosidase (GCR) é uma enzima lisossomal, e sua deficiência ocasiona um distúrbio autossômico recessivo denominado doença de Gaucher. Atualmente o tratamento para essa patologia é por meio da Terapia de Reposição Enzimática (TRE), a qual tem sido realizada com grande êxito. Tendo em vista fornecer dados que possam auxiliar na redução do número de etapas cromatográficas no processo de downstream, este trabalho teve como objetivo, a purificação da GCR expressa por células de Ovário de Hamster Chinês (CHO), em meio livre de soro fetal bovino (SFB). Para se alcançar tais resultados, realizou-se o cultivo das células CHO-GCR em meio quimicamente definido livre de SFB (CHO-S-SFM II). Foram realizadas três técnicas cromatográficas (troca iônica, interação hidrofóbica e afinidade), com base em suas propriedades físico-químicas. E para o ensaio da atividade enzimática, foi utilizado o substrato fluorogênico 4-Methylumbeliferyl &#946;-D-glucopyranoside (4MU-G). As células CHO-GCR cultivadas em meio CHO-S-SFM II, apresentando viabilidade maior que 95%, e produção da GCR ativa, durante todo o período de cultivo. Os protocolos aplicados para a purificação da GCR, não apresentaram resultados significativos. Com o volume não retido após cromatografia por interação hidrofóbica, se estimou os valores de KM 2,13 e VMAX 0,0295 UFR/h para as constantes cinéticas da GCR. A diálise no processo de purificação mostrou ser uma etapa necessária para a atividade enzimática da GCR. No cultivo das células CHO-GCR para a formação do banco de trabalho, nos meios RPMI 1640 e &#945;-MEM, ambos com a adição de 10% SFB, não houve diferença significativa no crescimento entre eles, e apresentaram 100% de viabilidade durante todo o período de cultivo. Porém, ao analisar de forma isolada a fase exponencial de cada curva, notou-se que às células cultivadas no meio RPMI 1640, apresentaram taxa de crescimento superior, às cultivadas em meio &#945;-MEM. Concluiu-se que a expressão da GCR em meio livre de SFB, proporciona amostras menos complexas, em relação aos meios de cultura que necessitam de suplementação com SFB, o que pode reduzir o número de etapas cromatográficas, melhorando o rendimento e a redução da perda da atividade da GCR. O meio basal RPMI 1640 com a adição de SFB foi uma alternativa satisfatória para o cultivo das células CHO-GCR. Este estudo forneceu dados que podem contribuir para a melhoria do processo de purificação da GCR. Novas pesquisas podem ser desenvolvidas a fim de melhorar o processo de purificação da GCR. / The production of recombinant proteins, mainly for pharmaceutical use, has been intensively studied along with its physico-chemical properties, which allows a better choice of the purification technique, and thus avoid losses in yield and high costs. Glucocerebrosidase (GCR) is a lysosomal enzyme, and its deficiency causes an autosomal recessive disorder called Gaucher\'s disease. Currently the treatment for this pathology is through Enzymatic Replacement Therapy (ERT), which has been successfully performed. In order to provide data that may help reducing the number of chromatographic steps in the downstream process, this work aimed to purify GCR expressed by Chinese Hamster Ovary (CHO) cells in fetal bovine serum free (FBS). To achieve such results, the CHO-GCR cells were cultured in chemically defined Serum-free medium (CHO-S-SFM II). Three chromatographic techniques (ion exchange, hydrophobic interaction and affinity) were performed, based on their physicochemical properties. And for the enzymatic activity assay, the fluorogenic substrate 4-Methylumbeliferyl &#946;-D-glucopyranoside (4MU-G) was used. CHO-GCR cells cultured in CHO-S-SFM II medium, presenting viability greater than 95% and GCR production active, throughout the culture period. The protocols applied for GCR purification did not present significant results. With the volume not retained after chromatography by hydrophobic interaction, KM values of 2.13 and VMAX 0.0295 UFR/h were estimated for GCR kinetic constants. Dialysis in the purification process was shown to be a step necessary for the enzymatic activity of GCR. In the culture of the CHO-GCR cells for the formation of the working bank, in the media RPMI 1640 and &#945;-MEM, both with the addition of 10% FBS, there was no significant growth difference between them, and they showed 100% viability during all the growing period. However, when analyzing in isolation, the exponential phase of each curve, it was observed that the cells grown in RPMI 1640 medium showed higher growth rates, tham grown in &#945;-MEM medium. It was concluded that the expression of GCR in serum-free medium provides less complex samples, relative to the culture media requiring FBS supplementation, which may reduce the number of chromatographic steps, improving yield and loss reduction of GCR activity. The basal medium RPMI 1640 with the addition of FBS was a satisfactory alternative for culturing the CHO-GCR cells. This study provided data that may contribute to the improvement of the GCR purification process. New research can be developed to improve the GCR purification process.

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Orientador: Flavia Maria Netto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-09-27T19:42:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HozUrrejola_LuciadelCarmendela_D.pdf: 2021405 bytes, checksum: 7522596dbd78ae21dcc1d21542fc59d5 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Amostras de ß-lactoglobulina (ß-LG) no estado sólido, com diferentes atividades de água (aw) (0,22; 0,53; 0,74), ou em solução, em concentração de proteína de 3 e 10 mg/mL, foram irradiadas (1-50 kGy) utilizando uma fonte de Cobalto-60. Espalhamento de raios-X a baixos ângulos (SAXS), dicroísmo circular (CD) e fluorescência foram as técnicas utilizadas para estudar as mudanças conformacionais da ß-LG por efeito da irradiação. A proteína irradiada foi também examinada por eletroforese em gel de poliacrilamida (PAGE) e desnaturante (SDS-PAGE) sob condições redutoras e não redutoras, cromatografia de exclusão molecular (SE-HPLC) e ¿SH livre. A ß-LG no estado sólido nas diferentes aw estudadas não foi afetada pela irradiação. As amostras não apresentaram diminuição na digestibilidade sob ação da pepsina e tripsina e não mudaram seu poder ligante de retinol quando irradiadas com doses até 10 kGy. Nas amostras irradiadas em solução, houve modificações estruturais, ao nível de estrutura terciária, enquanto a estrutura secundária parece ter sido preservada, como indicado pela quantificação das estruturas obtidas a partir da deconvolução dos espectros de CD no UV-longínquo. Os dados de SE-HPLC e espalhamento de raios-X mostraram que a irradiação promoveu a formação de oligômeros e agregados, que resultaram ser altamente solúveis, como mostrado pelas medidas de turbidez. Da análise dos dados de SAXS e a construção de modelos pode ser mostrado que os oligômeros eram múltiplos de dímeros de ß-LG, (tetrâmeros e hexâmeros, etc.), linearmente ordenados. Ligações cruzadas intermoleculares entre radicais tirosil teriam participação na agregação e as ligações dissulfeto, pelo contrário, não teriam sido relevantes para a formação dos agregados. O mecanismo de agregação da ß-LG mediante ligações cruzadas de bitirosil, contrário ao que acontece em outros tratamentos físicos, como o térmico ou de alta pressão hidrostática, poderia estar gerando agregados com características e propriedades diferentes. O efeito da irradiação na proteína foi maior nas amostras mais diluídas e com maior dose de radiação, indicação da ocorrência do chamado ¿efeito indireto¿ da irradiação. Considerando que não houve alterações estruturais, nem perda de funcionalidade ou de digestibilidade da ß-LG irradiada no estado sólido até com 10 kGy em diferentes aw, o tratamento com radiação gama poderia ser usado para melhorar a qualidade microbiológica da proteína e aumentar as condições de segurança se for aplicada uma radiação na faixa geralmente utilizada no processamento de alimentos (<10 kGy) / Abstract: ß-lactoglobulin (ß-LG) in solution at different protein concentrations (3 and 10 mg/mL) and in solid state, with different water activity (aw) (0.22; 0.53; 0.74), was irradiated using a Cobalt-60 radiation source at a dose level of 1-50 kGy. Small-angle X-ray scattering (SAXS), Circular Dichroism (CD) and Fluorescence spectroscopy were used to study the conformational changes of ß-LG due the irradiation treatment. The irradiated protein was also examined by polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) and sodium dodecyl sulfate (SDS) PAGE under reducing and nonreducing conditions, size exclusion chromatography (SE-HPLC), and free SH. ß-LG in the solid state, at different aw, was not significantly affected by gamma radiation. The digestibility of these samples under pepsin or trypsin action was not diminished, and the retinol binding property was not changed by irradiation up to 10 kGy. The irradiation of ß-LG in solution promoted structural changes at the tertiary structure level but the secondary structure seemed to be maintained, as indicated by the quantification of structures from the deconvolution of the far-UV CD spectra. The SEHPLC, and X-rays scattering data showed that irradiation of ß-LG solutions promoted oligomers and aggregates formation, which proved to be highly soluble, as shown by turbidity measurements. From the SAXS data analyses and the model building it could be shown that the formed oligomers were linear molecules, built by linear combinations of ß- LG dimers (tetramers, hexamers, etc.). Formation of intermolecular cross-linking between tyrosil radicals are proposed to be at least partially responsible by this occurrence, and the disulphide bonds, in contrast, do not appear to be relevant to the formation of these aggregates. The mechanism of aggregation of ß-LG through bityrosil cross-links, differently from the mechanism occurring in other physical treatments as heating or high pressure, could form aggregates with special and different characteristics. The radiation effect was more significant at low protein concentration and higher irradiation dose, being consistent with the occurrence of the ¿indirect effect¿ when proteins are irradiated in solution. Considering that neither structural changes or loss of functionality and digestibility of ß-LG irradiated in the solid state at different aw, with dose up to 10 kGy, was detected, the gamma radiation treatment could be used for improving the microbiological quality of the protein, enhancing the safety conditions when applying the radiation range generally used in food processing (<10kGy) / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

O presente trabalho objetivou avaliar o efeito da adição de inulina (I) e a substituição parcial da gordura do leite (G) pelo concentrado de proteína de soro de leite (WPC) sobre a sobrevivência dos probióticos Lactobacillus acidophilus NCFM e Bifidobacterium animalis subsp. lactis HN019 em sorvete de graviola com teor reduzido de gordura, ao longo do período de armazenamento e frente às condições encontradas no trato gastrointestinal (TGI) simuladas in vitro. Adicionalmente, avaliou-se a influência desses ingredientes (6% I; 1,5% WPC; 3% e 1,5% G) sobre as características tecnológicas e a aceitabilidade do sorvete funcional. Empregou-se um planejamento fatorial 22, para 4 formulações produzidas, em triplicata, totalizando 12 ensaios: F1- controle (- I, - WPC); F2 (+ I, - WPC); F3 (- I, + WPC) e F4 (+ I, + WPC). Todas as formulações foram armazenadas a -18±3ºC e avaliadas após 2, 28, 56, 84 e 112 dias de armazenamento. A determinação das características tecnológicas foi realizada com as análises de dureza instrumental (em analisador de textura TA-XT2), fração de derretimento, overrun (durante a elaboração do produto) e perfil lipídico. Para o teste de aceitabilidade do produto, utilizou-se uma escala hedônica estruturada de 9 pontos. Elevada viabilidade probiótica foi observada para todas as formulações, com médias de populações acima de 8,0 log UFC/g, não diferindo significativamente durante o armazenamento de 112 dias (p>0,05). B. animalis subsp. lactis HN019 apresentou uma maior resistência em relação a L. acidophilus NCFM quando submetido aos sucos gastrointestinais artificiais, uma vez que a população de NCFM e de HN019 diminuíram, respectivamente, cerca de 5,2 log UFC/g e de 1,2 log UFC/g, durante o armazenamento. O efeito protetor do WPC e/ou I sobre a resistência de L. acidophilus aos sucos gastrointestinais artificiais foi observada no 56º dia e, para B. animalis subsp. lactis no 2º dia de armazenamento (p<0,05). Os sorvetes com WPC apresentaram menores valores de dureza, aos 7º e 112º dias de estocagem (p<0,05). A adição de inulina influenciou no aumento da dureza para F2 após 56 dias e para F4 durante todo período de armazenamento (p<0,05). Os resultados mostraram, também, que a presença do WPC e/ou inulina reduziu a velocidade de derretimento dos sorvetes durante todo o armazenamento (p<0,05). Elevados escores médios (entre 6,8 e 8,0) foram obtidos no teste de aceitabilidade sensorial dos sorvetes probióticos, indicando excelente aceitação pelos consumidores e não diferiram significativamente durante o armazenamento de até 84 dias. Já para F4, a adição do WPC + I aumentou a aceitação do produto após 56 dias (p<0,05). Os resultados obtidos sugerem que a utilização do WPC como substituto parcial da gordura láctea separadamente ou combinada com a inulina pode ser vantajosa no desenvolvimento de sorvete probiótico com baixo teor de gordura, uma vez que a presença desses ingredientes desempenhou um papel importante na proteção dos probióticos contra o efeito dos fluidos gastrointestinais nos testes in vitro. Além deste efeito protetor, a utilização da inulina e WPC também melhorou as características tecnológicas e sensoriais do sorvete funcional reduzido de gordura. / This study aimed to assess the effect of the addition of inulin (I) and the partial substitution of the milk fat (MF) by whey protein concentrate (WPC) on Lactobacillus acidophilus NCFM and Bifidobacterium animalis subsp. lactis HN019 viability incorporated in low fat graviola (Annona muricata L.) ice-cream and on probiotic survival under in vitro simulated gastrointestinal conditions throughout 112 days of storage. Moreover, the influence of these ingredients (6% I; 1,5% WPC; 3% and 1,5% MF) on the functional ice-cream technological and sensorial features was also evaluated. Employing a 22 factorial design, four formulations were produced, in triplicates: F1- control (- I, - WPC); F2 (+ I, - WPC); F3 (- I, + WPC) and F4 (+ I, + WPC). The product were stored at -18±3ºC and analyzed after 2, 28, 56, 84, and 112 days of storage. Ice-creams from each trial were used for determination of L. acidophilus and B. animalis subsp. lactis viability in the products and survival in ice-creams submitted to gastrointestinal simulated conditions during storage at -18±3ºC for up to 112 days. For the determination of technological features, instrumental hardness (in TA-XT2 Texture Analyser), melting rate, overrun (during production), and lipid profile were determined. For sensory acceptability evaluation, a 9 point hedonic scale was used. High probiotic viability was observed for all formulations, with mean populations above 8.0 cfu/g and which did not differ significantly throughout 112 days of storage (p>0.05). B. animalis subsp. lactis HN019 resistance to the artificial gastrointestinal juices was higher than for L. acidophilus NCFM, since the NCFM and the HN019 populations decreased approximately 5.2 log cfu/g and 1.2 log cfu/g, respectively, throughout storage. The protective effect of WPC and/or WPC + I on the L. acidophilus resistance to artificial gastrointestinal juices was observed on the 56th day and for B. animalis subsp. lactis on the 2nd day of storage (p<0.05). The ice-creams with WPC presented lower hardness in the 7th and 112nd days of frozen storage (p<0.05). The addition of inulin led to an incresed hardnes for F2 after 56 days and for F4 during the whole storage (p<0.05). The results also showed that the presence of the WPC and/or inulin reduced the ice-creams melting rates during the whole storage (p<0.05). The high mean scores obtained (between 6.8 and 8.0) in the acceptability test indicated that the functional ice-creams evaluated were very well accepted, and did not differ significantly throughout storage of up to 84 days. Except for F4, the addition of the WPC + I improved the acceptability after 56th days of frozen storage (p<0.05). The results suggest that the use of WPC for the partial substitution of the milk fat separately or combined with inulin may be advantageous in the development of low-fat synbiotic ice-cream, since the presence of these ingredients played an important role in the probiotic protection against gastrointestinal juices in the in vitro simulated assays. Besides these protective effects, inulin and WPC also improved the technological and sensory features of the low-fat functional ice-cream.

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To obtain the RRE, rice grits were blended with water addition, in a 5:1 ratio. It was heated at 85 °C and blended for 2 min. The RRE was used at the following percentage 6, 10, 20, 30, and 34 %, and the lactic serum in substitution of the lactose base (LS) at 26, 30, 40, 50, and 54 %. We added 10 % sacarose and 0.3 % GFG stabiliser to the mix. After these beverages reached the temperature of 45 °C, they received 2.5 % of inoculum, and were left in thermic isolation for 5 h. Then they were cooled at 8 °C for 10 h. After this period, the samples were homogenized and stored at a 5 °C environment. The Central Rotational Composite Layout was employed, and 11 lactose fermented drink treatments were elaborated, in other words, a 22 complete factorial, including four axial points and three repetitions in the central point. Physical and chemical tests were performed (pH and titratable acidity) in the raw material in order to verify milk and serum quality , as well as in the fermented lactose beverages, soon after its elaboration and after seven, 14, 21, 28, 35, 42, 49, and 56 days at 5 °C. We performed microbiologic analyses (qualitative determination of Salmonella sp., total coliforms, coliforms at 45 °C, and the coagulase positive Staphylococci count), and centesimal mineral composition determination and syneresis; besides the apparent viscosity and the sensorial analyses test (preference and acceptability). The beverages developed were characterised for having a protein level of > 1.98 g (100 g)-1 higher than the minimum recommended by the current legislation, since being partially skimmed < 1.77 g (100 g)-1 and for having levels of lactose that are tolerated by people who have bad absorption (< 6.19 g (100 g)-1). Considerable values of Zn, Mn and Cu were obtained, levels similar to other K and Fe lactose beverages, and low levels of Na, Mg and Ca. They showed great hygienic sanitary levels and a viable level of lactose bacteria superior to 109 UFC mL-1 during storage. The acceptability was higher than 80 % amongst potential consumers, with a higher acceptability rate of beverages that contained 6 to 20 % of RRE and between 26 to 40 % of LS. This result was compatible to the viscosity and syneresis. A 28 day life span is surmised, a satisfactory span, considering the fact that no conservatives were added to the product. / O desenvolvimento de bebidas lácteas adicionadas de extrato de arroz diversifica o mercado de lácteos. E a utilização de coprodutos da indústria minimiza a geração de resíduos. Por esse motivo, teve-se como objetivo neste estudo, elaborar bebidas lácteas fermentadas com adição de extrato de arroz vermelho (EAV) e soro lácteo, coproduto de laticínios, para enriquecer a bebida láctea desenvolvida. Esta bebida além do baixo custo, possivelmente irá contribuir com a saúde de portadores de doença celíaca ou alérgicas ao leite, devido a utilização de arroz e ao reduzido teor de leite utilizado. Utilizou-se leite integral pasteurizado, soro de queijo Minas Frescal e iogurte natural. Para a obtenção do EAV, triturou-se o arroz vermelho em liquidificador e adicionou-se água, na proporção de 5:1. Aqueceu-se a 85 °C e bateu-se por 2 min. O EAV foi utilizado nas proporções (6, 10, 20, 30 e 34 %), e o soro lácteo em substituição na base láctea (SL) (26, 30, 40, 50 e 54 %). Adicionaram-se 10 % de sacarose e 0,3 % de estabilizante GFG às misturas. Estas bebidas, após atingir a temperatura de 45 °C, receberam 2,5 % do inóculo, deixando-se em isolamento térmico por 5h. Em seguida, refrigerou-se a 8 °C por 10h. Após esse período, as amostras foram homogeneizadas e armazenadas sob refrigeração a 5 °C. O delineamento experimental foi o Delineamento Composto Central Rotacional, sendo elaborados 11 tratamentos de bebidas lácteas fermentadas, ou seja, um fatorial completo 22, incluindo 4 pontos axiais e 3 repetições no ponto central. Foram realizados ensaios físico-químicos (pH e acidez titulável) na matéria prima, com a finalidade de verificar a qualidade do leite e soro utilizados, assim como nas bebidas lácteas fermentadas, logo após sua elaboração e após 7, 14, 21, 28, 35, 42, 49 e 56 dias de armazenamento a 5 °C. Foram feitas análises microbiológicas (determinação qualitativa de Salmonella sp., coliformes totais, coliformes a 45 °C, e contagem de Estafilococos coagulase positiva), determinação de composição centesimal, de minerais e sinérese; além dos testes de viscosidade aparente e também análise sensorial (preferência e aceitação). As bebidas desenvolvidas caracterizam-se por ter teores de proteínas > 1,98 g (100 g)-1 superiores ao mínimo preconizado pela legislação vigente, por serem parcialmente desnatadas < 1,77 g (100 g)-1 e por terem teores de lactose tolerados por pessoas que possuem má absorção (< 6,19 g (100 g)-1). Forneceu valores consideráveis de Zn, Mn e Cu, teores similares a outras bebidas lácteas de K e Fe, e baixo teor de Na, Mg e Ca. Mostraram-se ótima qualidade higiênicosanitária e presença de bactérias lácteas viáveis superiores a 109 UFC mL-1 durante o armazenamento. A aceitação foi superior a 80 % entre potenciais consumidores, com melhor aceitabilidade nas bebidas que continham entre 6 e 20 % de EAV e entre 26 a 40 % de SL. Este resultado foi compatível com a viscosidade e a sinérese. Supõem-se uma vida útil de até 28 dias, tempo satisfatório, considerando o fato de não ter adicionado conservante ao produto.