01 - Doutorado - Ciência de Alimentos

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Navegando 01 - Doutorado - Ciência de Alimentos por Autor "Alves, Edson Marcelino"

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    Produção de biocelulose por bactérias acéticas utilizando técnicas de otimização nutricional e de cultivo
    (2021-11-25) Gomes, Rodrigo José; Spinosa, Wilma Aparecida; Alves, Edson Marcelino; Constantino, Leonel Vinicius; Rosa, Morsyleide de Freitas; Oliva Neto, Pedro de; Ida, Elza Iouko
    As bactérias do ácido acético (BAA) compreendem uma variedade de microrganismos que são utilizados para obtenção de diversos produtos, entre eles a biocelulose. O estudo dos efeitos da suplementação de nutrientes no meio de cultura bem como o aprimoramento das técnicas de cultivo são importantes etapas que antecedem a produção e aplicação destes compostos, pois podem melhorar o rendimento, a produtividade e as características do biomaterial obtido. Desta forma, este trabalho objetivou avaliar os requerimentos nutricionais de BAA, em nível qualitativo e quantitativo, e seu impacto na produção e propriedades da biocelulose produzida. Para isto, foram avaliados os efeitos da suplementação do meio de cultura com diversos minerais (boro, ferro, manganês, molibdênio e zinco), vitaminas (tiamina - B1, riboflavina - B2, ácido nicotínico - B3, ácido pantotênico - B5, piridoxina - B6, biotina - B7, ácido fólico - B9, cianocobalamina - B12, ácido p-aminobenzóico e myo-inositol), e aminoácidos (ácido aspártico, ácido glutâmico, alanina, arginina, asparagina, cisteína, fenilalanina, glicina, glutamina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, prolina, serina, treonina, triptofano e valina) através de planejamento fatorial de Plackett & Burman. Os fatores com efeito positivo mais significativo foram selecionados para otimização através de planejamento composto central. Além disso, foi avaliado o efeito do tempo de pré-cultivo de BAA (35 dias ou 56 dias) na produtividade e nas características da biocelulose obtida após fermentação de 10 dias. As membranas produzidas nas condições ótimas foram caracterizadas através de análises de espectroscopia de infravermelho, difração de raios-X, termogravimetria, calorimetria exploratória diferencial, e capacidades de retenção e reidratação de água para determinar suas características e propriedades. Entre os minerais, o ferro, o manganês e o zinco foram requeridos por duas linhagens (Komagataeibacter hansenii ATCC 23769 e Komagataeibacter intermedius V-05) enquanto que as vitaminas ácido pantotênico e ácido nicotínico foram as que tiveram o efeito positivo mais significativo para as duas espécies. Riboflavina e tiamina tiveram efeito negativo significativo e foram consideradas fatores de diminuição da produção de biocelulose. A produção alcançada nas condições ótimas para os fatores selecionados foi de 1,35 g L-1 pela espécie K. hansenii ATCC 23769 e 2,23 g L-1 pela espécie K. intermedius V-05. Entre os aminoácidos, ácido aspártico, fenilalanina e serina foram requeridos pela espécie K. intermedius V-05. Os aminoácidos apolares (alanina, leucina e triptofano), sulfurados (cisteína e metionina) e carregados positivamente (arginina e histidina) tiveram efeito negativo significativo e foram considerados fatores de diminuição da produção de biocelulose. A produção alcançada nas condições ótimas para os fatores selecionados foi de 3,05 g L-1. As membranas obtidas nas condições otimizadas pela espécie K. hansenii ATCC 23769 apresentaram melhora no rendimento, cristalinidade e propriedades térmicas, enquanto que as membranas produzidas pela espécie K. intermedius V-05 apresentaram melhora nas propriedades térmicas e hidrofílicas. O tempo de pré-cultivo de 56 dias antes da fermentação também impactou na produtividade pela espécie K. hansenii ATCC 23769, alcançando 1,72 g L-1 ou 187% de aumento em relação a cepa não pré-cultivada, sendo também observado uma melhora na cristalinidade e nas propriedades térmicas das amostras. Com este trabalho, alcançou-se um melhor entendimento sobre os fatores que afetam a produção de biocelulose por bactérias acéticas, os quais também impactam nas características e propriedades das membranas produzidas.
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    Produção de levana por bactérias do ácido acético e avaliação do seu potencial para aplicação biomédica e em alimentos
    (2022-08-05) Hata, Natália Norika Yassunaka; Spinosa, Wilma Aparecida; Sartori, Daniele; Tomal, Adriana Aparecida Bosso; Oliva Neto, Pedro de; Alves, Edson Marcelino
    Bactérias do ácido acético (BAA) atuam como agentes de deterioração em vários nichos ecológicos, porém, devido à sua habilidade de oxidar diferentes substratos por meio da chamada “fermentação oxidativa”, elas exercem papel fundamental na produção de vários alimentos e bebidas, bem como na produção de exopolissacarídeos (EPS) como a levana. Levana é um polímero bastante promissor para aplicação nas áreas médicas e em alimentos. Na indústria de alimentos, por exemplo, levana pode ser utilizado como um potencial prebiótico, emulsificante, agente de textura, estabilizante e como um substituto de gordura. Já na área médica, levana tem demonstrado várias atividades biológicas, tais como anti-inflamatória, antioxidante, antitumoral, antibiofilme, entre outras. Neste contexto, e sabendo que a produção de levana por BAA é ainda relativamente recente, o objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de síntese de levana por BAA isoladas de uvas, caracterizar o EPS, e testar suas atividades antioxidantes, antitumorais, antimicrobianas e antibiofilme. E devido às suas propriedades bioativas, produzí-la in situ em bebida de uva durante a fermentação ácido glucônica. Nos ensaios iniciais, foram identificados cinco isolados capazes de produzir EPS, dentre as quais Gluconobacter cerinus UELBM11 destacou-se por produzir ~14,0 g/L de levana em condições não otimizadas. Levana a partir de UELBM11 consistia de monômeros de frutose ligadas por ß-(2?6) com algumas ramificações do tipo ß-(2?1). Levana mostrou uma massa molecular de 8,78 × 105 Da, uma alta estabilidade térmica (227,44 °C), e uma morfologia microporosa. Análises de atividade antioxidante demonstraram que o EPS teve uma alta atividade de captura de radicais ABTS e OH. Em seguida, por meio da metodologia de superfície de resposta, a máxima produção de levana (48,06 g/L) foi obtida em condições otimizadas com sacarose a 24,84 % (m/v) e pH inicial de 6,95. O tratamento com levana a 1000 µg/mL por 24 h, 48 h e 72 h mostrou efeito citotóxico sob células neuroblastoma SH-SY5Y. Apesar de não mostrar atividade antimicrobiana, levana inibiu a formação de biofilme de patógenos de alimentos como Salmonella e Shiguella. Por fim, G. cerinus UELBM11 foi ábil a consumir sacarose e produzir levana in situ em bebida de uva suplementada com sacarose. A fermentação glucônica aumentou a biodisponibilidade de compostos fenólicos e preservou o conteúdo de antocianinas. Resultados de FRAP mostraram que a atividade antioxidante da bebida aumentou de 388,03 (T0 h) para 460.21 (T24 h) (mg vitamina C equivalente/L) (p<0,05). As análises de compostos voláteis mostraram que a fermentação glucônica podem reduzir o conteúdo de compostos voláteis da bebida de uva, mas ao mesmo tempo podem formar novos compostos e preservar compostos como 2,4-di-tert-butilfenol e a maioria dos monoterpenos, que tem impacto direto no aroma da bebida e na saúde humana.