A intensa busca por fontes renováveis de energia traz como alternativa a utilização da biomassa lignocelulósica para produção de biocombustíveis e biopolímeros a partir de seus componentes, celulose, hemicelulose e lignina. Nesse estudo, a partir do bagaço de cana-de-açúcar obteve-se uma polpa enriquecida em glucana e xilana utilizando-se o pré-tratamento quimio-termomecânico em solução sulfito alcalino (10% Na2SO3 e 5% NaOH). O pré-tratamento removeu 43% de lignina e 8% de xilana do bagaço e após uma etapa de lavagem do material, ocorreu maior dissolução da lignina (53%), xilana (17,4%) e também uma pequena solubilização de glucana (5%). O objetivo foi isolar e caracterizar as xilanas do bagaço pré-tratado e aquelas solubilizadas no licor e também avaliar a degradabilidade enzimática da celulose residual. A extração de xilanas foi realizada em condição alcalina, assistida ou não por xilanases, a partir do bagaço pré-tratado lavado (BLA) e não lavado (BNL). A extração enzimática das xilanas foi feita com 8 UI de xilanase comercial (Luminase) por grama de material, em tampão fosfato 50 mM, 50º C, pH 8 por 24 horas. Os métodos químicos para a extração das xilanas empregaram 40% NaOH (m/m), com variações nas condições de incubação entre os métodos de Lopez (L) (60º C, 2h) e Hoije (H) (25º C, 16h). Os rendimentos de sólidos e de xilana obtidos por Hoije foram próximos a 60%, diferente do observado para as xilanas extraídas pelo método de Lopez e enzimático. No método de Hoije utilizou-se o bagaço pré-tratado com sulfito alcalino, parcialmente deslignificado com clorito de sódio em meio ácido, e obteve-se xilanas mais puras. O menor rendimento de xilanas foi obtido através do método enzimático (22 a 30%). Todas as xilanas apresentaram composição majoritária de xilose (60-80%), seguido de grupos arabinosil (7-12%), ácidos urônicos (4-13%), ácidos hidroxicinâmicos (0,3-1,2%) e lignina (3-10%). A relação xilose/arabinose das xilanas variou de 7 a 10, enquanto que a relação xilose/ácidos urônicos apresentou uma faixa mais ampla (9-28). Este grau de substituição refletiu na maior solubilidade das xilanas. As xilanas isoladas com xilanases apresentaram duas frações com massas molares ponderais médias (Mw) de 3.700 g/mol e 800 g/mol, inferiores às das xilanas isoladas pelo método de Hoije (24.300 g/mol) e de Lopez (24.450 g/mol). As xilanas recuperadas do licor sulfito apresentaram um rendimento de 34% e massa molar ponderal média de 28.660 g/mol. As xilanas isoladas pelos métodos químicos foram caracterizadas por FT-IR e mostraram absorções em números de ondas característicos, com perfil semelhante. A conversão enzimática de glucana dos resíduos, após extração de xilanas com o método de Hoije, foi maior que dos bagaços pré-tratados. Quando a extração de xilanas foi realizada através dos métodos de Lopez ou enzimático essa melhoria não foi observada. / The intensive search for renewable energy sources is often ssociated with the use of lignocellulosic biomass for biofuel production as well for the extraction of biopolymers from their components: cellulose, hemicellulose and lignin. In the present study, a pulp enriched in glucan and xylan was obtained from sugarcane bagasse using chemi-thermomechanical alkaline sulfite solution (10% Na2SO3 and 5% NaOH) pretreatment. The pretreatment removed 43% of lignin and 8% of xylan from the pulp, and a greater dissolution of lignin (53%) and xylan (17.4%) and also an additional dissolution of glucan (5%) was reached after a washing step of the material. The aim was to isolate and characterize xylans from the pretreated bagasse as well as those solubilized in the liquor, and also to evaluate the enzymatic degradability of the residual pulp. The xylan extraction was performed in alkaline conditions, being assisted or not by xylanases from the washed pretreated bagasse (WB) and unwashed pretreated bagasse (UWB). Enzymatic extraction of xylan was performed with 8 IU commercial xylanase (Luminase) per gram of material in 50 mM phosphate buffer, 50° C, pH 8, for 24 hours. The chemical methods for xylan extraction employed 40% NaOH (w/w), with varying in the incubation conditions using the Lopez (L) (60 ° C, 2h) and Hoije (H) (25 ° C, 16h) methods. The solids and xylan yields obtained through the Hoije method were near 60%, which were different from those observed for the xylan extracted by Lopez and enzymatic methods. In the Hoije method (H), sugarcane bagasse was pretreated with alkali sulfite and was partially delignificated with sodium chlorite in an acid medium, resulting in even more pure xylans. The lowest xylan yield was obtained by the enzymatic method (22 to 30%). All xylans presented xylose as major component (60-80%), followed by arabinosyl groups (7-12%), uronic acids (4-13%), hydroxycinnamic acids (0.3-1.2%), and lignin (3-10%). The xylose/arabinose ratio of xylan ranged from 7 to 10, while the xylose/uronic acids ratio showed a greater range (9-28). This degree of substitution reflected in an increasing in the xylan solubility. Xylans isolated by xylanases exhibited two fractions with an weight average molecular weight (Mw) of 3.700 g/mol and 800 g/mol, which were lower than those xylans isolated through the Hoije (24.300 g/mol) and Lopez (24.450 g/mol) methods. The xylan recovered from sulfite liquor had a yield of 34% and an weight average molar weight of 28.660 g/mol. The xylans isolated by chemical methods were characterized by FT-IR, and showed absorptions at characteristic wavenumbers with similar profile. After the extraction of xylans with Hoije method, the enzymatic conversion of glucan residues was higher than the one for the pretreated bagasse. When the xylan extraction was performed wiht the Lopez or enzymatic methods, such improvement was not observed.

No presente trabalho o bagaço de cana-de-açúcar foi pré-tratado quimiotermomecanicamente (QTM) com três concentrações de solução sulfito alcalino (g/100 g de bagaço): 2,5% Na2SO3 e 1,25% NaOH (QTM2,5%); 5% Na2SO3 e 2,5% NaOH (QTM5%), 10% Na2SO3 e 5% NaOH (QTM10%), e posteriormente refinado num refinador de discos, visando incrementar a acessibilidade da parede celular para extrair enzimaticamente as hemiceluloses. O bagaço também foi pré-tratado com clorito ácido por 2 horas (D2) e 4 horas (D4), para gerar um substrato modelo com baixo teor de lignina. A composição original do bagaço de cana-de-açúcar foi de 32,3% de celulose, 28,5% de hemicelulose e 22,0% de lignina (g/100 g de bagaço original). Depois de pré-tratados, as remoções de lignina foram de 18%; 31% e 48% para os bagaços QTM2,5%, QTM5% e QTM10%, respectivamente. Parte das hemiceluloses foi removida, em níveis de 22% para os bagaços QTM2,5% e QTM5% e 17% para o QTM10%. O pré-tratamento clorito ácido removeu lignina em níveis de 55% e 75% para os bagaços D2 e D4, respectivamente; e 10% da hemicelulose no bagaço D4. As hemiceluloses de todos os bagaços pré-tratados foram extraídas com 3 diferentes preparados de endo-xilanases comerciais, usando 20UI/g de bagaço, em pH=8.0 (tampão fosfato 50 mM), 50°C e uma relação sólido:líquido de 1:20. Após 24h de reação, a xilanase Luminase apresentou os melhores rendimentos de extração de xilana com valores de: 4%, 7% e 32% para os bagaços QTM2,5%, QTM5% e QTM10%, respectivamente; e de: 34% e 55% para os bagaços D2 e D4, respectivamente. A extração se correlacionou linearmente com a remoção de lignina (R2=0,97) e ácidos hidroxicinâmicos (R2=0,88 para ácido ferúlico; R2=0,80 para ácido p-coumárico), e com o aumento da área superficial accessível de celulose (R2=0,95). Não foi observada a produção de açúcares monoméricos nas xilanas extraídas. Aumentando a carga enzimática em 20 vezes (100 UI) no bagaço QTM10% e em 12 vezes (60 UI) no bagaço D4 a extração da xilana aumentou 29% e 21%, respectivamente, sugerindo que além da lignina e ácidos hidroxicinâmicos, existem outros impedimentos a extração. O bagaço QTM10% foi extraído sequencialmente duas vezes com 100UI de Luminase por grama de bagaço, e posteriormente sacarificado com celulases comerciais. Os resultados mostraram que primeiro são extraídas as xilanas mais substituídas com arabinose e que a extração da xilana favorece a sacarificação da celulose residual, quando comparado com um material simplesmente pré-tratado. Entretanto, para aceder a toda a xilana do bagaço, é necessário hidrolisar parte da celulose, indicando que o pré-tratamento QTM10% não consegue quebrar por completo a alta interação celulose-hemicelulose. A pré-incubação do bagaço QTM10% por 8h com endoglucanase, seguida da reação com xilanase por 24h, aumentou a extração de xilana em 17,6%. As xilanas extraídas podem ser recuperadas por precipitação com etanol. Análises de ressonância magnética nuclear mostraram que a xilana extraída corresponde a glucurono-arabinoxilana, sendo detectados também ácido pcoumárico, baixas quantidades de lignina e proteínas, derivados do processo de extração. / In the present work, the sugarcane bagasse was pretreated with a chemithermomechanically (CTM) process using three concentrations alkaline-sulfite solution (g/100 g of bagasse): 2,5% Na2SO3 e 1,25% NaOH (QTM2,5%); 5% Na2SO3 e 2,5% NaOH (QTM5%), 10% Na2SO3 e 5% NaOH (QTM2,5%), and disk refining with the aim of increasing cell wall accessibility for subsequent extraction of the hemicellulose fraction. Besides, bagasse was delignified with acidic sodium chlorite for 2 hours (D2) and 4 hours (D4), to produce a model with low lignin content. The original composition of sugarcane bagasse was 38.3% of cellulose, 28.5% of hemicellulose and 22.0% of lignin (g/100 g of original bagasse). After pretreatment, the lignin removal were 18%; 31% e 48% for the bagasse CTM2,5%, CTM5% e CTM10%, respectively. A part of the hemicellulose was removed at levels of 22% for the bagasse CTM2,5%, CTM5% and 17% for QTM10%. Acid chlorite pretreatment removed lignin at 55% and 75% levels for D2 and D4, respectively; and 10% of hemicellulose in D4 bagasse. Hemicelluloses from all pre-treated bagasses were extracted with 3 different commercial endoxylanases preparations using 20UI/g of bagasse, at pH 8.0 (phosphate buffer 50 mM), 50°C and solid:liquid ratio of 1:20. After 24h of reaction, Luminase xylanase showed the best xylan extraction yields of: 4%, 7% and 32% for QTM2,5%, QTM5% and QTM10%, respectively; and of: 34% and 55% for D2 and D4, respectively. The xylan extraction correlated linearly with lignin (R2=0.97) and hidroxicinamic acid (R2=0.88 for ferulic acid; R2=0.80 for p-coumaric acid) removal, and with the increase of accessible surface area of the cellulose (R2=0.95). The production of monomeric sugars in the extracted xylan was not observed. Increasing enzimatic loading by 20 times (100 UI) for the bagasse CTM10% and 12 times (60 UI/) for the D4 bagasse, the xylan extraction was increased 29% and 21%, respectively, suggesting that besides lignin and hydroxycinnamic acids, there are other impediments to enzymatic extraction. The QTM10% bagasse was extracted sequentially twice with 100UI of Luminase per gram of bagasse, and then saccharified with commercial cellulases. The results showed that the xylanes most substituted with arabinose are extracted first and that the extraction of the xylan favors the saccharification of the residual cellulose as compared to a simply pretreated material. However, to access all the bagasse xylan, it is necessary to hydrolyze part of the cellulose, because the QTM10% pretreatment was not enough to completely disintegrate the high cellulose-hemicellulose interaction. Pre-incubation of the QTM10% bagasse for 8h with endoglucanase, followed by xylanase reaction for 24h, increased the xylan extraction by 17.6%. Extracted xylans were recovered by precipitation with ethanol and characterized. Chemical and nuclear magnetic resonance analysis showed that extracted xylan corresponds to a glucurono-arabinoxylan with residues of p-coumaric acid and low amounts of lignin and proteins, derived from the extraction process.

O presente trabalho teve como objetivo a caracterização da xilanase presente no extrato bruto de Bacillus pumilus, com a finalidade de usá-la na extração de xilana do bagaço de cana-de-açúcar. Foram testados dois meios de cultura em pHs 8,5 e 9,5 com diferentes substratos. As maiores atividades de xilanase foram produzidas em xilana comercial de oat spelts (228 U/mL) e em farelo de trigo (220 U/mL), no pH 8,5. Independentemente das condições de cultivo empregada, não foi detectada atividades de &szlig;-xilosidase, &szlig;-glicosidase e arabinofuranosidase e a produção de endoglucanase foi baixa (< 0,7 U/mL). O perfil de proteínas em eletroforese foi amplo, e a banda com 23 kDa correspondeu a uma xilanase. A xilanase apresentou pH ótimo na faixa de 7-8, temperatura ótima entre 45-50 ºC e se apresentou mais estável a 40 ºC (pH8,0). A hidrólise de xilanas comerciais produziu xilotriose, xilotetraose, xilopentaose e xilo-oligossacarídeos (XOS) com massas maiores, que não foram identificados por cromatografia em camada fina (TLC). A influência de vários fatores, tais como a carga de xilanase, tipo de substrato, temperatura e a adição de vários compostos foi avaliada no rendimento de extração de xilanas desde o bagaço de cana-de-açúcar prétratado. O extrato bruto de B. pumilus, rico em xilanases, foi aplicado em um bagaço pré-tratado com sulfito/álcali, e em um bagaço deslignificado por clorito em meio ácido, evidenciando que a menor quantidade de lignina residual como principal fator para aumentar a extração de xilana, aumentando a extração de 4,2 para 42,5%. A lavagem extensiva do material pré-tratado com sulfito alcalino também auxiliou no aumento do rendimento de xilana, de 18,5 para 25,1 %. Foram testadas outras alternativas para aumentar o rendimento de hidrólise da xilana do bagaço pré-tratado, sem a necessidade da lavagem do material. A reutilização do licor sulfito alcalino, a adição de tween 80, polietileno glicol, albumina não favoreceram a extração de xilanas, enquanto que a adição de MgSO4 teve um pequeno efeito positivo na extração da xilana (de 18% para 20,9 %). A extração alcalina a frio, realizada após a extração enzimática, influenciou positivamente o rendimento de extração da xilana do bagaço pré-tratado com 10% Na2SO3/5%NaOH. A extração de xilana obtido pela aplicação de xilanase (20 U/g) seguida da extração com 20% de NaOH produziu o mesmo resultado que utilizando apenas NaOH (70%), de 24,1 e 24,9 %, respectivamente. A extração enzimática da xilana permitiu a obtenção de um resíduo com características favoráveis para a completa sacarificação, com Cellic CTec2 na carga de 10 FPU/g de material. / The present work aimed to characterize the xylanase present in the crude extract of Bacillus pumilus, with the purpose of using it in the xylan extraction of the sugarcane bagasse. Two culture media were tested at pHs 8.5 and 9.5 with different substrates. The highest xylanase activities were produced in commercial xylan oat spelled (228 U / mL) and wheat bran (220 U / mL) at pH 8.5. Regardless of the culture conditions employed, &szlig;xylosidase, &szlig;-glycosidase and arabinofuranosidase activities were not detected and endoglucanase production was low (<0.7 U/mL). The protein profile on electrophoresis was extensive, and the 23 kDa band corresponded to a xylanase. The xylanase presented optimum pH in the range of 7-8, optimal temperature between 45-50ºC and was more stable at 40 ºC (pH8.0). Hydrolysis of commercial xylanes produced xylotriose, xylotetraose, xylopentaose and xylooligosaccharides (XOS) with larger masses, which were not identified by thin layer chromatography (TLC). The influence of various factors, such as xylanase loading, substrate type, temperature and the addition of various compounds was evaluated in the xylan extraction yield from the pretreated sugarcane bagasse. The crude extract of B. pumilus, rich in xylanases, was applied to a bagasse pretreated with sulfite/alkali, and to a bagasse delignified by chlorite in acid medium, showing that the lower amount of residual lignin as the main factor to increase the extracting xylan, increasing the extraction from 4.2 to 42.5%. Extensive washing of the alkaline sulfite pretreated material also assisted in increasing xylan yield, from 18.5 to 25.1%. Further alternatives were tested to increase the hydrolysis yield of pretreated bagasse xylan without the need for material washing. The reuse of the alkali sulfite liquor, the addition of tween 80, polyethylene glycol, albumin did not favor xylan extraction, while addition of MgSO4 had a small positive effect on xylan extraction (from 18% to 20.9%). The cold alkaline extraction, after enzymatic extraction, positively influenced the xylan extraction yield of the pretreated bagasse with 10% Na2SO3/5% NaOH. Extraction of xylan obtained by applying xylanase (20 U / g) followed by extraction with 20% NaOH produced the same result as using only NaOH (70%), 24.1 and 24.9%, respectively. The enzymatic extraction of xylan allowed to obtain a residue with favorable characteristics for the complete saccharification, with Cellic CTec2 in the load of 10 FPU / g of material.

Este trabalho visa a valorização da fração de xilana presente na polpa kraft branqueada de eucalipto como matéria prima para a produção de xilitol e derivados de xilose. O presente estudo é dividido em dois objetivos principais. A primeira parte é dedicada ao estudo da otimização do processo de extração da xilana da polpa kraft industrial. Para fazer este estudo foi estabelecido um planejamento fatorial utilizando como variáveis a concentração da solução de hidróxido de sódio, o tempo de extração e a razão sólido/líquido (polpa/solução). A resposta empregada para avaliar a eficiência das extrações foi o rendimento de xilana extraída. A melhor condição de extração foi obtida com solução de hidróxido de sódio 14% (m/v), 180 minutos e razão sólido/líquido de 0,06, resultando em 98% de xilana extraída. Na segunda parte, estudou-se o processo de recuperação da xilana a partir das soluções de extração por técnicas de precipitação utilizando ácidos e/ou álcoois. Devido à presença de impurezas no precipitado, estudou-se também o efeito da lavagem dos mesmos. A partir da caracterização das amostras isoladas pode-se concluir que as xilanas isoladas utilizando metanol, isopropanol, ácido clorídrico e ácido nítrico apresentaram graus de pureza comparáveis à de amostras comerciais de xilana. / This work aims the extraction of xylans present in bleached eucalyptus kraft pulp. The extracted xylans can be used as raw material for the production of xylitol and xylose derivatives. The study is divided in two main objectives: The first part is dedicated to optimize the conditions to extract xylan from industrial Kraft pulps. To achieve this, a factorial planning design was established using as variables the concentration of sodium hydroxide solution, extraction time and the solid (pulp) to solution ratio. The response to employed to evaluate the extraction efficiency was the recovery xylan yield. The best extraction condition was obtained with 14% (w/v) sodium hydroxide, 180 minutes and solid (pulp) to liquid ratio of 0.06, which lead to approximately 98% of xylan recovery yields. In the second part of this work, the recovery of the pure xylan from the aqueous solution was carried out by precipitation techniques using acids and / or alcohols. Due to the presence of impurities in the precipitates, it was also studied the effect of washing to purify the samples. From the characterization of the isolated samples it can be concluded that xylans precipitated by using methanol, isopropanol, hydrochloric acid and nitric acid, produced xylans samples with similar level of purity when compared to the commercial standard xylan.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-12-29T16:13:13Z No. of bitstreams: 1 HenriqueRodriguesMarcelino_TESE.pdf: 41935029 bytes, checksum: f0753c6daecb5d46efe91996e88f61a5 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-01-02T16:17:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 HenriqueRodriguesMarcelino_TESE.pdf: 41935029 bytes, checksum: f0753c6daecb5d46efe91996e88f61a5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-02T16:17:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HenriqueRodriguesMarcelino_TESE.pdf: 41935029 bytes, checksum: f0753c6daecb5d46efe91996e88f61a5 (MD5) Previous issue date: 2016-04-08 / Esta tese foi realizada com o objetivo geral de desenvolver e a caracterizar nanocarreadores com potencial para sobrepujar as propriedades biofarmac?uticas n?o-favor?veis da anfotericina B (AmB), uma mol?cula extremamente eficaz no tratamento de infec??es sistemicas fungicas e leishmaniose, mas dif?cil de formular independentemente da via de administra??o desejada. Acredita-se que essa mol?cula hidrof?bica possui limita??es devido a pronunciada tend?ncia de agregar sob condi??es fisiol?gicas humanas. A primeira parte desta tese foi conduzida pela hip?tese de que o estado de agrega??o da AmB teria um forte impacto sobre as propriedades farmacocin?ticas da mesma. Por tal raz?o, complexos de albumina e amB foram produzidos de forma a controlar o estado de agrega??o da AmB. A estrutura dos coloides obtidos foi caracterizada atrav?s de ensaios de espectroscopia UV-Vis e dicroismo circular. Adicionalmente, o impacto do estado de agrega??o na permeabilidade intestinal e no poss?vel reconhecimento dos agregados pelo sistema imunol?gico foram investigados. A segunda parte deste trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de micro- e nanocarreadores para sobrepor as barreiras para absor??o da AmB ap?s a sua administra??o pela via oral. Para este fim, AmB foi incorporada em micro- e nanoemuls?es para observa??o da habilidade destes sistemas de incrementar a permeabilidade intestinal de mol?culas. Tal habilidade foi avaliada atrav?s do m?todo ex vivo de C?maras de Ussing, onde o tecido intestinal ? utilizado como barreira entre duas semi-c?maras. Nenhuma permea??o foi detectada nas condi??es experimentais utilizadas. No entanto, os dados obtidos atrav?s da medidas eletrofisiol?gicas demonstraram que a velocidade da perda da viabilidade do tecido ? dependente do estado de agrega??o da AmB em contato com o tecido. Tamb?m foi observado, atrav?s dos ensaios de permeabilidade que as rotas de absor??o paracelular e transcelular devem ser rotas marginais quando a absor??o da AmB ? observada in vivo, como descrito na literatura. Como alternativas, as rotas de absor??o pela captura de agregados e part?culas pelas placas de Peyer e a rota de absor??o linf?tica t?m sido discutidas. Finalmente, um otro sistema particulado que objetiva a libera??o em n?vel de col?n e baseada na utiliza??o da xilana, um biopol?mero natural e enzimaticamente degradado. A xilana ? polissacar?deo presente em gr?os, cereais e plantas angiospermas que ? especificamente degradado na regi?o col?nica, especificamente pela microbiota l? presente. A t?cnica aplicada de forma original consiste na forma??o de uma emuls?o ?gua-?gua de xilana em presen?a de PEG, seguida por uma etapa de reticula??o com o tris?dio trimetafosfato. Atrav?s da aplica??o desta t?cnica foi poss?vel produzir part?culas ? base de xilana que podem ter seu tamanho m?dio, de forma controlada, variado entre 380 nm e 4.5 ?m, de acordo com os par?metros utilizados. Esta t?cnica tamb?m ? livre do uso de solventes org?nicos e possui potencial aplica??o para a libera??o controlada de AmB em n?vel de col?n. / This thesis is part of the development and evaluation of nanomedicines potentially able to overcome unfavorable biopharmaceutical properties of amphotericin B (AmB), a highly effective molecule used for the treatment of systemic fungal infections and leishmaniasis, but difficult to formulate efficiently, whatever the route of delivery. It is believed that this hydrophobic molecule suffers from severe limitations due to its pronounced tendency to aggregate under physiological conditions. The first part of the thesis was driven on the hypothesis that the degree of aggregation of AmB could have a strong impact on some of its pharmacokinetics properties. For this purpose albumin has been used to produce controlled complexes between albumin and AmB in order to control AmB aggregation states. The morphological characteristics of the resulting colloidal objects have been carefully characterized by UV-Vis spectroscopy and circular dichroism. Furthermore, the impact of aggregation state on both the intestinal permeability and a possibly expected recognition of the aggregates by the immunological system were investigated. The second part of this work was focused on the development of micro- and nanocarriers intended to overcome the absorption barrier raised against AmB after oral delivery. For this purpose, AmB was loaded into micro- and nanoemulsions to evaluate a possible permeability enhancement effect through the intestinal membrane, which was evaluated in ratas using the Ussing chamber model. No detectable permeation was seen in any of the experimental conditions. However, the electrophysiological data showed tissue viability losses due to the strong toxicity of AmB, that were dependent on the aggregation state of AmB when in contact with the tissue. It was also concluded from detailed permeation experiments in healthy tissues that paracellular and transcellular routes were likely to be only marginal pathways when oral absorption are observed in vivo, as reported in the literature. The likeness of other possible absorption pathways, including Peyer's patches capture and lymphatic pathway implication for aggregated particles has been discussed. Finally, another particulate system intended for colonic delivery and based on xylan, a natural and enzymatically degradable biopolymer, has been investigated. Xylan is a polysaccharide present in grains, cereals and angiosperm plants that is specifically degraded on colon region, by the microbiota. An original process consisting in a water-in-water emulsion of xylan in presence of PEG followed by a crosslinking phase using trisodium trimetaphosphate has been developed, making possible the production of xylan-based biocompatible micro- and nanospheres ranging from 380 nm to 4.5 ?m, depending on the parameters in the process. This eco-friendly process is free of harmful solvents and has potential application for the delivery of AmB at the colonic level.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-05-23T13:07:09Z No. of bitstreams: 1 Anna Carolina da Silva.pdf: 1738062 bytes, checksum: 8a7486e43be42611cf895a1cc7556737 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-23T13:07:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Anna Carolina da Silva.pdf: 1738062 bytes, checksum: 8a7486e43be42611cf895a1cc7556737 (MD5) Previous issue date: 2013-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The xylanases randomly hydrolyzes β-1,4-glycosidic bonds of xylan, producing xylooligomers of different sizes, therefore, these enzymes can be used in the diet of monogastric animals to hydrolyze the non-starch polysaccharides like β-glucans and arabinoxylans found in cereals, improving feed conversion and weight gain by decreasing the anti-nutritional effects caused by xylan. All sources of xylanase, filamentous fungi are interesting from the industrial viewpoint, because they have a high enzyme production when compared to other micro-organisms in fermentation processes. The production cost of the enzyme is concentrated mainly in the post-fermentation processes in an attempt to obtain pure enzyme. The application of extractive fermentation decreases cost by the reduction in purification steps of the molecule. The objective of this work by producing xylanase in ATPS extractive fermentation by Aspergillus tamarii URM 4634, scale production in bioreactors, the enzyme partially characterize and evaluate the influence of their activity in monogastric digestion. The xylanase had a better performance at acidic pH (3.6) and 90 ° C, proving to be stable to pH and temperature, maintaining its activity above 40 and 50% respectively, for 180 minute test. Most ions and inhibitors tested did not significantly alter its activity. The xylanase has great potential to be applied in the feed industry for its features and especially for having behaved positively in simulated gastric digestion. / As xilanases hidrolisam aleatoriamente ligações β-1,4-glicosídicas da xilana, produzindo xilooligomêros de diferentes tamanhos; por esta razão, essas enzimas podem ser utilizadas na dieta de animais monogástricos para hidrolisar os polissacarídeos não-amiláceos como β-glucanos e arabinoxilanos encontrados em cereais, melhorando a conversão alimentar e o ganho de peso, por diminuírem o efeito anti-nutricional causado pela xilana. De todas as fontes de xilanases, os fungos filamentosos são interessantes do ponto de vista industrial, pelo fato de terem alta produção de enzimas quando comparados a outros micro-organismos em processos fermentativos. O custo de produção da enzima concentra-se, principalmente, nos processos pós-fermentativos na tentativa de se obter a enzima pura. A fermentação extrativa diminui o custo pela redução nas etapas de purificação da molécula. Objetivou-se com este trabalho produzir xilanase por fermentação extrativa em sistemas de duas fases aquosas (SDFA) por Aspergillus tamarii URM 4634, escalonar a produção em biorreatores, caracterizar parcialmente a enzima e avaliar a influência da sua atividade na digestão monogástrica. A xilanase produzida teve melhor desempenho em pH ácido (3,6) e a 90 °C, demonstrando ser estável ao pH e à temperatura, mantendo sua atividade acima dos 40 e 50%, respectivamente, nos 180 minutos de ensaio. A maioria dos íons e substâncias inibidoras testadas não alterou significativamente sua atividade. A xilanase tem grande potencial para ser aplicada na indústria de rações por suas características e principalmente por ter comportado positivamente na simulação da digestão gástrica.

Submitted by Jean Medeiros (jeanletras@uepb.edu.br) on 2016-03-17T16:57:36Z No. of bitstreams: 1 PDF - Silvana Cartaxo da Costa.pdf: 2220034 bytes, checksum: fa6fe0b10616cb9ed70f24ac4dc15d62 (MD5) / Approved for entry into archive by Secta BC (secta.csu.bc@uepb.edu.br) on 2016-07-22T15:01:05Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PDF - Silvana Cartaxo da Costa.pdf: 2220034 bytes, checksum: fa6fe0b10616cb9ed70f24ac4dc15d62 (MD5) / Approved for entry into archive by Secta BC (secta.csu.bc@uepb.edu.br) on 2016-07-22T15:01:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 PDF - Silvana Cartaxo da Costa.pdf: 2220034 bytes, checksum: fa6fe0b10616cb9ed70f24ac4dc15d62 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-22T15:01:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Silvana Cartaxo da Costa.pdf: 2220034 bytes, checksum: fa6fe0b10616cb9ed70f24ac4dc15d62 (MD5) Previous issue date: 2014-05-23 / The development of a colon-specific delivery system using polymeric microparticles has received great attention in the pharmaceutical field. An interesting group of polymers with potential properties in this area are the hemicellulose. Xylan is a hemicellulose that has the ability to pass through the digestive tract unchanged and its complex structure requires enzymes that are produced specifically by the human colonic microflora, which makes it an interesting raw material in the production of target drug delivery systems. The microparticulate systems can be developed by various techniques. The interfacial crosslinking polymerization is one of the major techniques to produce polysaccharide based microparticles. However, the use of highly toxic crosslinkers often makes the use of this technique limited. The sodium trimetaphosphate (TSTP), a low toxic crosslinking agent, has no adverse effects reported on human beings. The aim of this study was to develop xylan microparticles using sodium trimetaphosphate. The microparticles were characterized by optical microscopy, SEM, XRD and FT -IR. The influence of different parameters on the diameter of the microparticles was analyzed during their development. Toxicity studies against Artemia saline Leach were made to compare the microparticles produced with terephthaloyl chloride and sodium trimetaphosphate. Xylan microparticles showed to be spherical shape, well individualized and with a smooth surface. All different parameters influenced the in size of the microparticles. The FT-IR spectrum of microparticles was similar to xylan, but with the presence of the peak at 1258 cm -1 , which is typical of phosphate ester bonds, that can be attributed to the bond between TSTP and xylan during the crosslinking process. The xylan microparticles produced in this work showed no toxicity at the concentration studied. It be concluded that TSTP was able to produce xylan microparticles with well defined physicochemical characteristics and low toxicity. / O desenvolvimento de um sistema de liberação cólon-específica utilizando micropartículas poliméricas têm recebido grande atenção no campo farmacêutico. Um grupo interessante de polímeros com potenciais propriedades nessa área são as hemiceluloses. A xilana é uma hemicelulose que tem a capacidade de passar através do trato digestivo inalterada e sua complexa estrutura requer enzimas que são produzidas especificamente pela microflora colônica humana, o que a torna uma interessante matéria-prima na área produção de sistemas de liberação de fármacos. Os sistemas microparticulados podem ser desenvolvidos por várias técnicas. A reticulação polimérica interfacial é uma das principais técnicas para produção de micropartículas à base de polissacarídeos. Porém o uso de reticulantes de alta toxicidade muitas vezes torna o uso desta técnica limitada. O trimetafosfato de sódio (TSTP) é um reticulante de baixa toxicidade, sem efeitos adversos relatados em seres humanos. Esse trabalho teve como objetivo desenvolver micropartículas de xilana utilizando TSTP. As micropartículas foram caracterizadas por microscopia óptica, MEV, DRX e FT-IR. Estudos de toxicidade frente à artemia salina Leach foram feitos para comparar as micropartículas produzidas com cloridrato de tereftaloíla e trimetafosfato de sódio. As micropartículas de xilana apresentaram forma esférica, bem individualizada e com superfície bem definida. Todos os diferentes parâmetros influenciaram no tamanho das micropartículas. O espectro de FT-IR das micropartículas foi semelhante ao da xilana, porém com a presença de um pico em 1258 cm -1 , que é típico de ligações éster-fosfato, que pode ser atribuído a ligação entre TSTP e a xilana durante o processo de reticulação. As micropartículas de xilana produzidas neste trabalho não apresentaram toxicidade na concentração estudada. Podemos concluir que o TSTP foi capaz de produzir micropartículas de xilana com cracterísticas fisico-químicas bem definidas e de baixa toxicidade.

Submitted by Michel Ricardo Gracioli (michel-rg@hotmail.com) on 2018-04-17T15:51:19Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Michel.pdf: 1706772 bytes, checksum: 1d66fae75b86a68d89ec8bceca0d2f31 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Aparecida Puerta null (dripuerta@rc.unesp.br) on 2018-04-18T14:13:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 gracioli_mr_me_rcla.pdf: 1697470 bytes, checksum: 82696e96fe2dfed0fbd786c7230a8994 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-18T14:13:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 gracioli_mr_me_rcla.pdf: 1697470 bytes, checksum: 82696e96fe2dfed0fbd786c7230a8994 (MD5) Previous issue date: 2018-02-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / As enzimas xilanases são de grande interesse biotecnológico em função da sua habilidade na degradação da molécula de xilana, a principal hemicelulose presente na parede celular de plantas. Tais enzimas encontram aplicações nos mais diversos ramos da indústria como na produção de alimentos e bebidas, de cosméticos, de ração animal, de biocombustíveis entre outros. Em razão da sua composição química, os subprodutos lignocelulósicos, produzidos em grande quantidade pela agroindústria, se apresentam como uma potencial fonte sustentável para a produção de valiosos compostos como biocombustíveis, fertilizantes, rações, produtos químicos e enzimas. Assim, tendo em vista esse contexto, foi desenvolvido o presente trabalho, cujo objetivo foi caracterizar e purificar a principal endoxilanase produzida por uma linhagem de Aspergillus hortai cultivado em estado sólido e aplicá-la, nas formas bruta e purificada, na hidrólise de subprodutos agroindustriais. A purificação da enzima foi alcançada após três etapas cromatográficas, respectivamente, uma cromatografia de troca iônica seguida por cromatografias de interação hidrofóbica e exclusão molecular. Ao final das etapas, a enzima purificada apresentou recuperação de 1,1% e fator de purificação de 15,8 vezes. A enzima bruta e purificada se mostrou tolerante ao NaCl na presença de até 4 M do sal. Por outro lado, foi pouco tolerante à presença de íons e alguns compostos como Hg2+, Cu2+, SDS, Triton X-100 e TWEEN 20/80. Em contrapartida, DTT e β-mercaptoetanol a 10 mM estimularam a atividade da enzima bruta em 13 e 19%, respectivamente. Para a enzima bruta, a temperatura e pH ótimos de reação foram, respectivamente, 60 °C e 6,0 tanto na ausência quanto na presença de NaCl 0,5 e 2,5 M. Apresentou boa estabilidade térmica a 40 °C na ausência de NaCl, e foi ativada na presença de 0,5 M e 2,5 M do sal durante as 4 h de incubação. A enzima bruta e purificada foi estável em uma ampla faixa de pHs (3,0-8,0) na ausência e na presença de NaCl e apresentou alta especificidade pelas xilanas birchwood, beechwood e oat spelt, não tendo sido detectadas atividades endoglucanase sobre CMC, exoglucanase em Avicel e β-xilosidase em ρNPX. Após a purificação, os perfis de temperatura e pH ótimos de reação se mantiveram em 60 °C e 6, respectivamente. A enzima pura foi, também, bastante estável a temperatura de 40 °C, mantendo mais de 50% da atividade controle durante as 4 h de incubação, e ao pH, variando de 3,0-8,0, na ausência e na presença de NaCl. Xilobiose e xilo-oligossacarídeos superiores foram os produtos formados na hidrólise da xilana oat spelt pela enzima purificada, sugerindo ação enzimática do tipo endoxilanase. A massa molecular aparente, após a purificação, foi estimada em 25,0 kDa por SDS-PAGE e em 14,8 kDa por exclusão molecular. Os parâmetros cinéticos Km e Vmáx em xilana de beechwood sofreram variações em resposta a presença de NaCl, sendo a maior eficiência catalítica obtida na presença de 2,5 M do sal (kcat/km 40,91). A análise da composição química dos subprodutos - sabugo, palha e folha de milho - revelou, respectivamente, 25,6%, 45,3% e 34,9% de carboidratos, 19,7%, 15,2% e 17,6% de lignina e 9,0%, 17,4% e 24,0% de extrativos para a biomassa in natura e, 33,3%, 25,2% e 38,8% de carboidratos e 6,5%, 8,9% e 12,3% de lignina para a xilana extraída desses subprodutos. A extração das hemiceluloses utilizando tratamento alcalino oxidativo resultou em um rendimento de 64% para o sabugo, 18% para a palha e 50% para a folha. A enzima bruta e purificada foi capaz de hidrolisar as biomassas na forma in natura, bem como as xilanas extraídas desse material produzindo majoritariamente xilopentoses e xilohexoses. Sendo assim, pode-se afirmar que a xilanase bruta e purificada em estudo apresentou propriedades interessantes para a aplicação industrial, especialmente na produção de xilo-oligossacarídeos e em processos conduzidos sob elevada salinidade. / Xylanases raise a biotechnological interest due to its ability to degrade xylan. Such enzymes find use in a variety of industrial processes such as the production of food and beverage, cosmetics, animal feed, second generation ethanol, among many others. As for its chemical composition, lignocellulosic byproducts, widely produced by agroindustry, presents itself as a potential sustainable source for production of valuable composts like soil fertilizers, animal feed, chemical products and enzymes. In this context, the main xylanase produced by an Aspergillus hortae strain, cultivated in solid state (SSF), was characterized, purified and applied in the hydrolysis of hemicellulose from corn by-products. Enzyme purification was achieved after three chromatographyc steps, respectively, an ion exchange chromatography followed by hydrophobic interaction and molecular exclusion chromatographys. After the purification steps, a final yield of 1.1% and purification fold of 15.8 was achieved. Both crude and purified enzyme showed high tolerance to NaCl in the presence of up to 4 M of the salt. The enzyme displayed a very low tolerance to some metal ions and chemical compounds, especially Hg2+, Cu2+, SDS, Triton X-100 and TWEEN 20/80. On the other hand, DTT and β- mercaptoetanol at 10 mM stimulated crude enzyme activity in 13% and 19%, respectively. As for the crude enzyme, optimum temperature and pH were, respectively, 60 °C and 6.0, in the absence and presence of 0.5 and 2.5 M NaCl. It showed good thermal stability at 40 °C in the absence of NaCl and was activated in the presence of 0.5 and 2.5 M of the salt throughout the 4 h incubation time. Crude and purified enzyme was also stable over a wide pH range (3.0 - 8.0) both in the absence and presence of NaCl and presented high specificity for birchwood, beechwood and oat spelt xylans, not showing detectable endoglucanase, exoglucanase and β- xylosidase activities. After purification, optimum temperature and pH profiles remained at 60 °C and 6.0, respectively. Purified enzyme showed good stability at 40 °C, being able to retain more than 50% of the control activity during 4 h of incubation, and to the pH, varying from 3.0 to 8.0, in the absence and in the presence of NaCl. Xylobiose and xilooligosaccharides were the products of oat spelt xylan hydrolysis by the purified enzyme, suggesting an endoxilanase mode of action. The apparent molecular mass, after purification, was estimated to be 25.0 kDa by SDS-PAGE and 14.8 kDa by exclusion chromatography. Kinetic parameters of Km and Vmáx using beechwood xylan were 5.12 mg/mL and 14.25 μmol/min.mL, respectively, in the absence of NaCl, 9.56 mg/mL and 20.80 μmol/min.mL in the presence of 0.5 M and 3.13 mg/mL and 9.22 μmol/min.mL in the presence of 2.5 M of the same salt. Chemical analysis of the biomasses from corn cob, stover and leaves, revealed a composition of, respectively, 25.6%, 45.3%, 34.9% carbohydrates, 19.7%, 15.2%, 17.6% lignin and 9.0%, 17.4%, 24.0% extractives for in natura biomasses and 33.3%, 25.2%, 38.8% carbohydrates and 6.5%, 8.9%, 12.3% lignin for the extracted hemicelluloses. Hemicellulose extraction yields were of 64% for corn cob, 18% for stover and 50% for leaves. Both crude and purified enzyme was capable of hydrolyzing in natura biomasses, as well as the extracted hemicelluloses from these materials, producing mainly xylopentoses and xyloheoses. In summary, the xylanase presented attractive properties for industrial applications, especially in the production of xyloolygossacharides and in those carried out under high NaCl concentration. / CNPq: 130841/2016-1.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:31:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3545.pdf: 1477829 bytes, checksum: 41a816cc6c2dc590cf686cfbdb63674f (MD5) Previous issue date: 2011-02-28 / Financiadora de Estudos e Projetos / The presence of a lignocellulolytic enzyme complex and/or symbiotic microorganisms in the invertebrate guts is an indicative of its ability of using wood as energy source. Despite the microbial involvement in the cellulose digestive processes of some species of aquatic insects, there is a lack of information regarding the importance of microorganisms in the digestive capacity of chironomid larvae. This research focuses on the analysis of the activity of enzymes responsible for cellulose and hemicelluloses digestion and the cultivable bacterial community capable of hydrolyzing wood compounds in the digestive tract of Stenochironomus larvae Kieffer (Diptera, Chironomidae). This is a cosmopolitan genus characterized by mining larvae of submerged decaying branches. Two larval morphotypes were studied. The results of enzymatic analysis in the larval digestive tract, performed by quantification of reducing sugars, showed limited ability of both morphotypes in the degradation of cellulose, but indicated capacity to hydrolyze xylan. There were isolated thirty-one types of colonies during the characterization of bacterial communities, of which nineteen strain responded positively into the ability to hydrolyze at least one of the four substrates used as the main carbon source in the culture media. Degradation capability was assessed using colorimetric tests. The bacteria were classified using 16S rRNA gene analysis. No bacteria capable of degrading lignin were isolated. Pseudomonas was highly richness, Bacillus showed the greatest capacity for degrading different substrates and Sphingobium was present in both Stenochironomus morphotypes. The results obtained in this research emphasize the participation of microorganisms in the degradation of the wood consumed by the Stenochironomus larvae. This is the first report of lignocellulolytic bacteria and lignocellulolytic enzymes in the gut of wood-mining chironomid. / A presença de complexo enzimático lignocelulolítico e/ou de microrganismos no trato digestivo de invertebrados é um indicativo da capacidade desses organismos utilizarem a madeira como fonte de energia. Apesar da participação microbiana em processos digestivos celulósicos em algumas espécies de insetos aquáticos, pouco se sabe sobre a importância dos microrganismos na capacidade digestiva de larvas de quironomídeos. Assim, este estudo teve como objetivo analisar as atividades enzimáticas digestivas de celulose e de hemicelulose e de avaliar a comunidade bacteriana cultivável capaz de hidrolisar compostos de madeira do trato digestivo de larvas de Stenochironomus Kieffer (Diptera, Chironomidae). Este é um gênero cosmopolita caracterizado por larvas minadoras de galhos submersos em decomposição. Foram estudados dois morfotipos larvais. Os resultados da análise enzimática, realizado através da quantificação de açucares redutores, demonstraram limitada capacidade na degradação de celulose, porém indicaram capacidade de hidrólise de xilana. Na caracterização da comunidade bacteriana foram isolados trinta e um tipos de colônias nos dois morfotipos estudados. Dezenove responderam positivamente à capacidade de hidrólise de pelo menos um dos quatro substratos utilizados como principal fonte de carbono nos meios de cultura. A capacidade de degradação foi avaliada através de testes colorimétricos. As bactérias foram identificadas pela análise do gene 16S rRNA. Nenhuma das bactérias isoladas foi capaz de degradar lignina. Pseudomonas foi o gênero com maior riqueza, Bacillus teve a maior capacidade de degradar diferentes substratos e Sphingobium foi encontrado em ambos os morfotipos. Os resultados deste trabalho evidenciam a participação de microrganimos na degradação da madeira consumida pelas larvas de Stenochironomus. Ressalta-se que este é o primeiro registro de bactérias e enzimas lignocelulolíticas no trato digestivo de quironomídeos minadores.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:13:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ToshiyukiNJ.pdf: 11006628 bytes, checksum: da763274130c0b79f55fd708108d98c7 (MD5) Previous issue date: 2009-02-05 / Micro and nanoparticulate systems as drug delivery carriers have achieved successful therapeutic use by enhancing efficacy and reducing toxicity of potent drugs. The improvement of pharmaceutical grade polymers has allowed the development of such therapeutic systems. Microencapsulation is a process in which very thin coatings of inert natural or synthetic polymeric materials are deposited around microsized particles of solids or around droplets. Products thus formed are known as microparticles. Xylan is a natural polymer abundantly found in nature. It is the most common hemicellulose, representing more than 60% of the polysaccharides existing in the cell walls of corn cobs, and is normally degraded by the bacterial enzymes present in the colon of the human body. Therefore, this polymer is an eligible material to produce colon-specific drug carriers. The aim of this study was to evaluate the technological potential of xylan for the development of colon delivery systems for the treatment of inflammatory bowel diseases. First, coacervation was evaluated as a feasible method to produce xylan microcapsules. Afterwards, interfacial cross-linking polymerization was studied as a method to produce microcapsules with hydrophilic core. Additionally, magnetic xylan-coated microcapsules were prepared in order to investigate the ability of producing gastroresistant systems. Besides, the influence of the external phase composition on the production and mean diameter of microcapsules produced by interfacial cross-linking polymerization was investigated. Also, technological properties of xylan were determined in order to predict its possible application in other pharmaceutical dosage forms / Os sistemas micro e nanoparticulados t?m sido cada vez mais utilizados por promoverem um aumento da efic?cia de um determinado medicamento bem como redu??o da toxicidade de f?rmacos potentes. A descoberta e pesquisa de materiais polim?ricos, naturais e sint?ticos, permitiram o desenvolvimento de in?meros sistemas terap?uticos. A microencapsula??o ? um processo com o qual finas camadas de um revestimento constitu?das de uma mat?ria prima polim?rica inerte, de origem natural ou sint?tica, s?o depositadas ao redor de part?culas s?lidas micronizadas ou got?culas. A xilana ? um pol?mero natural abundantemente encontrado na natureza, representando mais de 60% dos polissacar?deos presentes na parede celular dos vegetais de grande porte, entre eles o sabugo de milho. Ela ? normalmente digerida em n?vel de c?lon durante a degrada??o residual de carboidratos, realizada por um conjunto de enzimas bacterianas existentes no trato gastro intestinal. Desta maneira, este pol?mero tornou-se uma mat?ria prima eleg?vel para o desenvolvimento de carreadores c?lon espec?ficos. O objetivo deste estudo foi avaliar o potencial tecnol?gico da xilana para o desenvolvimento de uma formula??o visando a libera??o de f?rmacos no c?lon para o tratamento de dist?rbios inflamat?rios intestinais. Inicialmente, foi avaliado a capacidade de xilana formar micropart?culas pela t?cnica da coacerva??o. Posteriormente, foi estudada uma nova t?cnica de obten??o de microc?psulas com n?cleo hidrof?lico pela t?cnica da reticula??o polim?rica interfacial. Depois, sua habilidade de formar sistemas gastrorresistentes foi avaliada com as micropart?culas magn?ticas, em seguida, foi avaliada a influ?ncia da composi??o da fase externa na produ??o e di?metro m?dio das microc?psulas de xilana produzidas por reticula??o interfacial, bem como as propriedades tecnol?gicas da xilana, visando a sua aplica??o em outras formas farmac?uticas