SILVA, Tayane de Cássia Dias Mendes, também é conhecida em citações bibliográficas por: MENDES, Tayane de Cássia Dias / Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-07-24T20:49:38Z
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Previous issue date: 2017-02-10 / CAPES / O grupo dos carotenoides é bastante utilizado como corantes naturais, para enriquecer alimentos e rações, mas também são usados devido suas funções biológicas, como suas propriedades antioxidantes e fotoprotetoras, que resultam no fortalecimento do sistema imunológico e na redução do risco de doenças degenerativas. A produção biotecnológica de carotenoides por microrganismos apresenta-se como uma alternativa viável. Várias bactérias são capazes de produzir pigmentos carotenoides, inclusive do gênero Kocuria. Na região da Caatinga brasileira apenas 1% das bactérias foi descrita, indicando a necessidade de ser explorada a biodiversidade, inclusive como uma fonte natural de carotenoides. Deste modo, o objetivo deste trabalho foi caracterizar e otimizar a produção de carotenoide por dois isolados bacterianos (FT-7.22 e FT-5.12) da Caatinga, e analisar suas aplicações biológicas. Inicialmente, foi realizada a identificação molecular usando gene ribossomal 16S, em que os isolados foram identificados como Kocuria palustris. Em seguida, realizaram-se planejamentos fatoriais a fim de otimizar a produção de carotenoides, com ensaios em erlenmeyers de 250 ml contendo 50 ml de meio TSB (Tryptic Soy Broth), iniciando as cinéticas de crescimento com uma densidade óptica de concentração de células (OD, 600nm) de 0,1. Nesses ensaios foram avaliados os efeitos dos fatores luminosidade, temperatura de incubação, agitação, tipo de isolado bacteriano e estratégias para homogeneização do cultivo de células (presença ou ausência de espirais), sobre a produção total de carotenoides (μg/L) e produção específica (μg/g). Após obter o ensaio maximizado referente à produção de carotenoides em erlenmeyers, que ocorreu nas condições a 30°C, ambiente claro, 250 rpm e com a presença de espiral no interior dos frascos, buscou-se aumentar a escala de produção utilizando biorreator (10 L), determinando-se a cinética de produção de carotenoide e outros parâmetros durante 48h. Posteriormente, foi realizada a caracterização do pigmento extraído a partir da biomassa bacteriana, através das ferramentas de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (HPLC) e Cromatografia Líquida Acoplada à Espectrometria de Massas (LC-MS). Foi encontrado o carotenoide majoritário sarcinaxantina (705 Da), com uma concentração de 112,48 mg/L produzida por Kocuria palustris FT-7.22 e 50.39 mg/L por K. palustris FT-5.12. Bem como os compostos minoritários, seus derivados sarcinaxantina diglicosilada (1029 Da) e monoglicosilada (887 Da), e o licopeno (536,87 Da). A análise como antioxidante mostrou taxas de inibição da oxidação do ácido linoleico de 80,6 ± 0,21% para o extrato de K. palustris FT-7.22. e 73 ± 0,042% para o extrato de carotenoide obtido de K. palustris FT-5.12. Para a aplicação como fotoprotetor o extrato obtido de Kocuria palustris FT-7.22 apresentou um FPS de 6.81 ± 0.64 e o extrato de K. palustris FT-5.12 mostrou um FPS de 4.65 ± 0.83. Dessa forma, pode-se sugerir que Kocuria palustris FT-7.22 destacou-se na produção de carotenoide sarcinaxantina e apresentou melhores valores de atividades biológicas, podendo ser utilizado em futuros estudos de formulação de cosméticos e em indústrias desse setor. / The carotenoid group is widely used as natural dyes to enrich foods and feeds, but they are also used because of their biological functions, such as their antioxidant and photoprotective properties, which result in strengthening the immune system and reducing the risk of degenerative diseases. The biotechnological production of carotenoids by microorganisms is a viable alternative. Several bacteria are capable of producing carotenoid pigments, including the genus Kocuria. In the Brazilian Caatinga region, only 1% of the bacteria were described, indicating the need to exploit biodiversity, including as a natural source of carotenoids. Thus, the objective of this work was to characterize and optimize carotenoid production by two bacterial isolates (FT-7.22 and FT-5.12) from Caatinga, and to analyze their biological applications. Initially, molecular identification was performed using 16S ribosomal gene, in which the isolates were identified as Kocuria palustris. Factorial schedules were then performed to optimize carotenoid production with 250 ml Erlenmeyer assays containing 50 ml TSB medium (Tryptic Soy Broth), initiating growth kinetics with an optical density of cell concentration (OD, 600nm) of 0.1. In these tests the effects of the factors of luminosity, incubation temperature, agitation, bacterial isolate type and strategies for cell culture homogenization (presence or absence of spirals), on the total carotenoid production (μg/L) and specific production (μg/g). After obtaining the maximized assay for the production of carotenoids in erlenmeyers, which occurred under the conditions at 30°C, light environment, 250 rpm and with the presence of a spiral inside the bottles, the scale of production was investigated using bioreactor (10L), determining the kinetics of carotenoid production and other parameters during 48h. Subsequently, the characterization of the pigment extracted from the bacterial biomass was performed using the High Efficiency Liquid Chromatography (HPLC) and Liquid Chromatography coupled to Mass Spectrometry (LC-MS). Was found the major carotenoid sarcinaxanthin (705 Da) at a concentration of 112.48 mg/L produced by Kocuria palustris FT-7.22 and 50.39 mg/L by K. palustris FT-5.12. As well as the minor compounds, their derivatives diglycosylated (1029 Da) and monoglycosylated sarcinaxanthin (887 Da), and lycopene (536.87 Da). Antioxidant analysis showed rates of inhibition of linoleic acid oxidation of 80.6 ± 0.21% for K. palustris FT-7.22 extract and 73 ± 0.042% for the carotenoid extract obtained from K. palustris FT-5.12. For the application as photoprotector, the extract obtained from Kocuria palustris FT-7.22 presented a FPS of 6.81 ± 0.64 and K. palustris extract FT-5.12 showed an SPF of 4.65 ± 0.83. Thus, it can be suggested that Kocuria palustris FT-7.22 was highlighted in the production of carotenoid sarcinaxanthin and presented better values of biological activities, being able to be used in future studies of cosmetic formulation and in industries of this sector.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/25241 |
| Date | 10 February 2017 |
| Creators | SILVA, Tayane de Cássia Dias Mendes |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/6309779105293104, SILVA, Márcia Vanusa da, VIDAL, Esteban Espinosa |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Ciencias Biologicas, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/embargoedAccess |
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