02 - Mestrado - Biotecnologia

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Efeito de pulsos de Rafinose e irradiação ultra-sonica na liberação da invertase de Saccharomyces cervisiae livre e imobilizado em bucha vegetal (Luffa cylindrica)
(2004-07-28) Marques, Leila Larisa Medeiros; Buzato, João Batista; Angelis, Dejanira de Franceschi de; Celligoi, Maria Antonia Pedrine Colabone
A invertase é uma enzima de grande interesse industrial, que catalisa a reação de hidrólise da sacarose, produzindo açúcar invertido. O uso de rafinose e irradiações ultra-sônicas pode proporcionar a liberação quantitativa de enzimas em sua forma ativa, e assim constituir uma ferramenta para a melhoria de processos biotecnológicos. Luffa cylindrica é um excelente suporte para a imobilização de células microbianas, exibindo vantagens como baixo custo e resistência a autoclavação. Neste trabalho investigou-se o efeito de pulsos de rafinose e ultra-som, na liberação de invertase de Saccharomyces cerevisiae livre e imobilizado em Luffa cylindrica. A cultura de células livres foi submetida a pulso de rafinose 2% e irradiada por 2 min, nas taxas de diluição 0,12 e 0,46 h-1. A cultura de células imobilizadas foi submetida a pulso de rafinose e irradiada por 1, 2 e 4 min, em taxa de diluição 0,10 h-1. Em células livres, o pulso de rafinose não alterou a atividade invertásica, entretanto, em células imobilizadas o valor da atividade aumentou de 5,38 para 7,27 U/mg. A aplicação do ultra-som, em cultivo de células livres na taxa de diluição 0,12 h-1, obtiveram os melhores resultados. A atividade variou de 25,08 para 29,38 U/mg, enquanto que o aumento em células imobilizadas foi de 5,22 para 9,70 U/mg, quando sonicadas por 2 min. Esses resultados demonstram que a aplicação de ultra-som, em cultivo contínuo, pode ter um grande potencial de aplicação em processos biotecnológicos.
Efeito das condições de cultivo na produção de levana de alta massa molar por zymomonas mobilis em meio de caldo de cana de açúcar
(2006-12-18) Batista, Michelle Cristina Tanoue; Celligoi, Maria Antonia Pedrine Colabone; Contiero, Jonas; Garcia, Sandra; Silva, Rui Sérgio Santos Ferreira da
A distribuição da massa molar da levana de Zymomonas mobilis CP4 em caldo de cana de açúcar foi investigada quanto ao efeito do pH, tempo de cultivo e concentração inicial de açúcares através da metodologia de superfície de resposta. Os experimentos seguiram um delineamento estatístico 23 e posteriormente ampliado para experimentos em blocos ortogonais. A distribuição da massa molar das levanas dos diferentes cultivos foi estimada por cromatografia de permeação em gel. A análise e interpretação estatística, bem como a avaliação dos perfis cromatográficos sugerem que a maior produção da levana de alta massa molar (maior que 6.7 x 105) foi obtida em pH 5.0, tempo de 24h sendo que a concentração de açúcares não teve efeito significativo.
Microbiota fúngica e micotoxinas em milho cultivado sob diferentes práticas de manejo
(2008-02-29) Moreno, Elaine Cunha; Ono, Elisabete Yurie Sataque; Homechin, Martin; Takahashi, Hideaki Wilson
O milho (Zea mays L.) é um dos cereais mais tradicionais cultivados no mundo todo e de grande importância econômica e social, fazendo parte da alimentação básica, sendo incluído em mais de 500 produtos e derivados. A contaminação do milho por fungos e micotoxinas reduz a qualidade do produto e representa riscos à saúde humana e animal. O sistema de plantio, sucessão de culturas e o constante monitoramento da cadeia produtiva do milho constituem estratégias para o controle fitossanitário da cultura. Este trabalho teve como objetivo avaliar a co-ocorrência natural de fumonisinas e aflatoxinas em 300 amostras de milho recém-colhido (safras 2003 e 2004) da Região Norte do Paraná, assim como avaliar a contaminação fúngica e os níveis de fumonisinas em milho cultivado sob diferentes sistemas de plantio e sucessão de culturas (aveia e pousio), no período de inverno de duas safras consecutivas, em diferentes dosagens de nitrogênio (N) (0; 22,5; 45,0; 90,0 Kg.ha-1) e em combinação com óxido de potássio (K2O) (90,0 N + 13,2 K2O Kg.ha-1). Com o intuito de avaliar a co-ocorrência natural por fumonisinas e aflatoxinas a amostragem foi realizada em três pontos da cadeia produtiva de empresas processadoras de milho, i.e., no campo (n=20), na recepção (n=70) e na pré-secagem (n=60) para cada safra. A contagem de Fusarium spp., o qual apresentou a maior contaminação em relação aos demais gêneros fúngicos, situo-se na faixa de 102 a 105 UFC.g-1 em todos os pontos da cadeia produtiva da safra de 2003, assim como para as amostras da recepção na safra de 2004, enquanto que nas amostras de campo da safra de 2004 situou-se na faixa de 103 a 104 UFC.g-1. Na safra de 2003, as fumonisinas foram detectadas em 100% das amostras, enquanto as aflatoxinas em 12%. Os níveis de fumonisinas variaram de 0,11 a 15,32 mg.g-1 (média 2,84 mg.g-1) em amostras de campo, de 0,08 a 8,96 mg.g-1 (média 2,46 mg.g-1) e de 0,11 a 18,78 mg.g-1 (média 2,96 mg.g-1) em amostras da recepção e pré-secagem, respectivamente. As aflatoxinas foram detectadas em níveis variando de 5 a 54 ng.g-1 (média 21,14 ng.g-1) em amostras da recepção (n=7), de 10 a 56 ng.g-1 (média 23,4 ng.g-1) nas de pré-secagem (n=10) e em apenas uma amostra do campo (45 ng.g-1). Por outro lado, na safra de 2004, as fumonisinas foram detectadas em 97% e as aflatoxinas em 4% das amostras. Os níveis de fumonisinas variaram de 0,37 a 1,89 mg.g-1 (média 0,94 mg.g-1) em amostras de campo, de 0,07 a 18,16 mg.g-1 (média 1,41 mg.g-1) e de 0,06 a 6,28 mg.g-1 (média 1,36 mg.g-1) em amostras da recepção e pré-secagem, respectivamente. As aflatoxinas foram detectadas em 5 amostras da pré-secagem com níveis variando de 12 a 52 ng.g-1 (média 35,2 ng.g-1) e em apenas uma amostra da recepção (40 ng.g-1). Em relação ao milho cultivado sob diferentes sistemas de plantio, a contagem de Fusarium spp. apresentou variação de 1,0 ´ 102 a 1,5 ´ 104 UFC.g-1, no milho cultivado sob sistema de plantio direto em sucessão a pousio (safra 2006), enquanto que nos demais sistemas de plantio a contagem desse gênero situou-se na faixa de 102 a 105 UFC.g-1. Por outro lado, na safra de 2007 Fusarium spp. foi detectado em 100% das amostras com a contagem variando de 104 a 105 UFC.g-1. Em ambas as safras a contaminação por fumonisinas foi maior no sistema de plantio direto em sucessão a aveia em com médias de 6,97 mg.g-1 (safra 2006) e 6,29 mg.g-1 (safra 2007). As amostras de milho (safra 2006) tratadas com 22,5 kg.ha-1 de nitrogênio em cobertura apresentaram maior contaminação por fumonisinas (6,59 mg.g-1), diferindo significativamente pelo teste de Duncan (p<0,05) daquelas tratadas com 45,0 e 90,0 kg.ha-1 de nitrogênio. No entanto, no plantio convencional em sucessão a pousio, as amostras tratadas com 90,0 kg.ha-1 de nitrogênio suplementada com K2O apresentou maior contaminação por fumonisinas. Os resultados obtidos nesse trabalho ratificam a importância do emprego do sistema de manejo adequado e do constante monitoramento da cadeia produtiva do milho para garantir a qualidade e a segurança dos produtos e minimizar os riscos à saúde humana e animal.
Influência das diferentes condições de cultivo na produção de ácido poli-y-glutâmico por Bacillus subtilis ATCC 6633
(2008-08-07) Araújo, Flávia Oliveira de; Celligoi, Maria Antonia Pedrine Colabone; Ribeiro, Mara Lucia Luiz; Buzzato, João Batista; Vargas, Lúcia Helena Mendonça
O Bacillus subtilis é um microrganismo que possui a capacidade de biossintetizar o ácido poli-y-glutâmico (y-PGA). Este biopolímero é de grande interesse, devido ao potencial de aplicações em vários campos industriais. A fim de melhorar a produtividade do y-PGA é importante investigar parâmetros físicos e químicos relevantes para produção. O objetivo deste estudo foi avaliar a influência das diferentes condições de cultivo na produção de ácido poli-y-glutâmico por Bacillus subtilis ATCC 6633 através da aplicação da metodologia de superfície de resposta. Os experimentos seguiram um delineamento fatorial 23 e para otimização da produção de y-PGA foi aplicado um delineamento central composto rotacional. Os resultados indicaram que a concentração de sacarose, ácido glutâmico e tempo de fermentação foram significativos para biossíntese do y-PGA e a máxima produção foi de 20,4g/L, quando a concentração de sacarose foi fixada em 132 g/L, ácido glutâmico de 27,6 g/L e o tempo de cultivo em 104 horas. A produtividade referente à máxima produção foi de 0,1962 g/Lh e o ponto central, sacarose 150 g/L; ácido glutâmico 24 g/L e tempo 80h, também se destacou atingindo a produtividade média de 0,1954g/L.h.
Levanasacarase de Bacillus subtilis ATCC 6633: produção em diferentes condições de fermentação utilizando metodologia de superfície de resposta e caracterização bioquímica parcial
(2009-03-05) Berté, Siliane Denise; Celligoi, Maria Antonia Pedrine Colabone; Roberto, Inês Conceição; Silva, Maria de L. C. C. da
Levanasacarase (E.C.2.4.1.10) é uma enzima extracelular que sintetiza levana a partir da sacarose. Muitos microrganismos são produtores da levanasacarase, entre eles o Bacillus subtilis tem sido estudado na produção da enzima e na síntese de levana, em diferentes condições de fermentação. Os fatores utilizados nos processos podem afetar a produção de levanasacarase e o planejamento estatístico auxilia na redução dos custos e tempo no processo, maximizando o rendimento. O objetivo deste trabalho foi avaliar a concentração de açúcar, pH, tempo de cultivo e agitação no meio de fermentação para a produção de levanasacarase por Bacillus subtilis ATCC 6633, através da metodologia da superfície de resposta. Inicialmente, foi aplicado um planejamento 24 onde as variáveis foram: concentração de açúcar (X1), pH (X2), tempo de cultivo (X3) e agitação (X4). Um segundo planejamento fatorial fracionado 33-1 foi conduzido visando otimizar a produção da enzima. Os resultados indicaram que a condição ótima de fermentação para produção de levanasacarase foi 300 gL-1 de sacarose, pH 6,0, 24 horas e 180 rpm, atingindo a atividade de 6,57 UA e nestas condições a produção de levana foi de 18,94 gL-1. A análise de variância (ANOVA) mostrou um coeficiente de determinação (R2) de 0,9816, certificando um ajuste do modelo aos dados experimentais. Na condição ótima de produção, os parâmetros cinéticos (pH, temperatura e concentração de substrato) da levanasacarase do extrato bruto livre de células foram avaliados. Os parâmetros definidos como ótimos indicaram pH 6,0, temperatura 50°C, concentração de substrato 1,5M.
Produção de lipases por fermentação submersa suplementada com óleos vegetais e resíduo agroindustrial pelo fungo Beauveria bassiana
(2009-09-18) Cruz, Michele Cristina Barreto da; Pereira, Geni Varea; Celligoi, Maria Antonia Pedrine Colabone; Borsato, Dionísio
O fungo entomopatogênico Beauveria bassiana produz lipases para degradar lipídeos que recobrem a cutícula protetora do exoesqueleto de insetos. Este trabalho avaliou a produção e investigou as características de ação e estabilidade de lipases extracelulares pelo fungo B. bassiana CG432 em cultivos submersos suplementados com óleos e resíduos gerados por refinarias de óleos vegetais. Lipases foram produzidas por fermentação em meio de Alves suplementado com óleos vegetais e resíduos oleosos (OR). Modelos fatoriais incompletos (24-1 e 23-1) com ponto central e metodologia de superfície de resposta (MSR) definiram as concentrações de Triton X-100, glucose, óleo de oliva e uréia para obter alta produção de lipases com baixa biomassa em meio de Vogel. Os cultivos foram inoculados com 106 conídios/mL e conduzidos a 28°C, 200rpm em diferentes dias, conforme o objetivo do experimento. Extratos de lípases (EL) obtidos pela centrifugação dos cultivos foram dialisados em pH 7 e analisados quanto aos teores de proteínas, açúcares redutores e lipídeos; e quanto à atividade de lipases por dois métodos: titulometria de ácidos graxos e detecção espectrofotométrico do p-nitrofenol liberados pela ação da enzima sobre os substratos trioleína e palmitato de p-nitrofenol a 50°C e pH 8,5, respectivamente. A biomassa foi quantificada por gravimetria. A produção de lipases aumentou 70% em cultivos de 7 dias em meio de Alves suplementados com resíduo de óleo de canola quando comparadas com cultivos de 5 dias suplementados com óleo de oliva. Condições indicadas pela MSR demonstraram que cultivos de 4 dias em meio de Vogel contendo 0,35% do surfactante Triton X-100; 0,75% óleo de oliva e 1,5% uréia aumentaram produção de lípases em 229% ao mesmo tempo em que reduziram produção de biomassa em 441%. Lipases produzidas em OR apresentaram temperaturas e pH ótimos entre 40 a 60°C e 7,5 e 8,5, respectivamente, enquanto que as lipases produzidas em óleo de oliva as condições ótimas foram a 45°C e pH 8,5. Lipases produzidas em óleo de oliva foram mais estáveis que as lipases produzidas em OR sob armazenamento às temperatura ambiente, de refrigeração e de congelamento, e quando incubadas sob suas respectivas condições ótimas de atividade.
Produção e caracterização de filmes biodegradáveis de amido de mandioca e goma xantana
(2010-03-15) Melo, Cristina de Paula Barros de; Oliveira, Suzana Mali de; Grossmann, Maria Victória Eiras; Beléia, Adelaide Del Pino
Plásticos biodegradáveis de fonte renovável, principalmente de origem vegetal, tem sido alvo de constante interesse científico nos últimos anos. O amido de mandioca é um polímero natural abundante, renovável e de baixo custo, considerado um substituto promissor para os polímeros derivados de petróleo na produção de embalagens plásticas. Entretanto, filmes plásticos contendo somente amido tendem a demonstrar baixa resistência à umidade e alto grau de variação de suas propriedades mecânicas sob diferentes condições ambientais. Diante disto, os objetivos deste trabalho foram produzir filmes biodegradáveis a partir da mistura do amido de mandioca e goma xantana, pelos processos de casting e extrusão e, ainda, caracterizá-los quanto a microestrutura, hidrofilicidade e propriedades óticas, mecânicas e de barreira, de modo a avaliar o efeito melhorador da introdução de goma xantana a estes materiais. Foram utilizadas seis diferentes combinações de amido e goma xantana (0, 2, 4, 6, 8 e 10% de goma xantana com relação a massa total), todas elas contendo glicerol como plastificante (20% da massa total), e os filmes foram então produzidos por extrusão e casting. As imagens feitas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) dos filmes elaborados por extrusão contendo goma xantana apresentaram estruturas com superfície reticulada e interior liso, sugerindo que a goma xantana se localizou principalmente na superfície dos filmes; enquanto filmes elaborados por casting se apresentaram homogêneos, tanto na superfície quanto no interior. Em geral, filmes produzidos por casting foram menos opacos, menos permeáveis ao vapor de água e mais resistentes à tração do que filmes produzidos por extrusão, indicando que o processo de produção pode influenciar as propriedades de filmes de amido e goma xantana. A adição de goma xantana não afetou de forma significativa as propriedades dos filmes, independente do processo de produção empregado. É possível que a não completa interação da xantana com o amido tenha levado aos resultados observados, ou seja, a xantana não apresentou efeito significativo na diminuição hidrofilicidade e na consequente diminuição da variabilidade das propriedades mecânicas destes filmes quando submetidos a diferentes condições ambientais.
Avaliação do efeito do sistema de plantio e da fertilização nitrogenada na contaminação de milho por fumonisinas e de adsorvente inorgânico e orgânico para aflatoxina B1
(2010-05-04) Ferreira, Luciana Von Hohendorff; Ono, Elisabete Yurie Sataque; Oliveira, Antônio Sérgio de; Scarminio, Ieda Spacino
As micotoxinas são metabólitos secundários tóxicos de ocorrência natural que contaminam uma ampla variedade de produtos agrícolas e causam prejuízos econômicos, além de riscos à saúde humana e animal. A prevenção por meio do manejo do solo na pré-colheita constitui o melhor método para controlar a contaminação por micotoxinas, porém, quando ocorre a contaminação, os riscos associados às toxinas devem ser controlados por meio de procedimentos na pós-colheita. Nesse estudo foi avaliada a contaminação fúngica natural e a contaminação por fumonisinas em 60 amostras de milho recém-colhido da região Norte do Paraná (safra 2008), sob diferentes sistemas de plantio (direto e convencional) e sucessão de culturas (aveia e pousio) no inverno e o efeito da aplicação de fertilizante nitrogenado (0; 22,5; 45,0; 67,5 e 90,0 Kg/ha) sobre a contaminação por fumonisinas, além da eficácia da mistura de adsorventes na proporção de 50% de aluminosilicato de sódio e cálcio hidratado (HSCAS) e 50% de parede celular de levedura na adsorção de AFB1 in vitro por meio de planejamentos estatísticos 24 e 23 composto central para analisar os efeitos das variáveis experimentais em conjunto. Em relação à contaminação fúngica, Penicillium spp. foi o gênero prevalente, sendo detectado em 95 % das amostras, seguido de Fusarium spp. (78,33%) e Aspergillus spp. (10%). As concentrações de fumonisinas variaram de 0,26 a 3,84 µg/g, sendo as maiores médias detectadas nos sistemas de plantio convencional em sucessão a pousio e direto em sucessão a aveia, porém não diferiram significativamente dos demais sistemas de plantio pelo Teste de Tukey (p < 0,05). As médias da atividade de água dos grãos de milho variaram de 0,53 a 0,63, sendo que no sistema de plantio direto em sucessão a aveia as amostras apresentaram a maior média de aw (0,63). A menor concentração média de fumonisinas foi detectada em milho cultivado na parcela que recebeu 67,5 Kg/ha de nitrogênio, porém não houve diferença significativa com os demais tratamentos pelo Teste de Tukey (p < 0,05). Nos testes de adsorção de AFB1 in vitro, o modelo do planejamento estatístico 24 apresentou uma perda na visualização devido à variação experimental entre as variáveis, seguindo a direção do ponto máximo, sendo realizado um planejamento estatístico 23, apresentando modelo quadrático estatisticamente significativo sem falta de ajuste no nível de 95% de confiança, com a concentração de toxina como única variável significativa. Ocorreu maior adsorção de AFB1 em pH 7 (25 ng/mg ) e pH 5 (20 ng/mg). Em pH 3,64 houve adsorção de 10 ng/mg, sendo necessário um aumento na concentração de toxina para uma maior adsorção, evidenciando que nas condições in vitro a mistura de adsorventes mostrou-se eficaz, apresentando boa adsorção na faixa de pH entre 5 e 7. Considerando os elevados prejuízos econômicos e os riscos à saúde humana e animal, os resultados desse estudo evidenciam a crescente preocupação com a qualidade de alimentos e rações, tornando imprescindível o controle de micotoxinas na pré e pós-colheita de produtos agrícolas a fim de minimizar a contaminação.
Estratégias de controle pré e pós colheita da contaminação por micotoxinas em grãos de milho (Zea mays L.)
(2011-05-23) Souza, Aline Francisca de; Ono, Elisabete Yurie Sataque; Yabe, Maria Josefa Santos; Zucareli, Claudemir
O milho (Zea mays L.) é um cereal de importância econômica mundial, caracterizado pela alta qualidade nutricional, que o torna susceptível à contaminação por fungos toxigênicos, como Fusarium spp. A contaminação pode ocorrer no campo, durante o desenvolvimento dos grãos, ou no período de colheita, reduzindo a qualidade do grão, além da produção de metabólitos secundários tóxicos (micotoxinas), que causam graves doenças em seres humanos e animais. A prevenção na pré-colheita constitui o melhor método para controlar a contaminação por micotoxinas, porém quando ocorre a contaminação, os riscos associados a toxinas devem ser controlados por procedimentos pós-colheita. No presente trabalho foi avaliada a contaminação fúngica e fumonisinas em diferentes cultivares de milho (Asteca, Caiano, IPR 114 e DKB 390), submetidos à adubação orgânica (cama de frango), mineral (NPK) e controle (sem adubação) e a utilização de um híbrido de milho (Mon 810) submetido à adubação fosfatada (superfosfato triplo, fosfato de gafsa, fosfato de itafós e a mistura superfosfato triplo e fosfato de gafsa, superfosfato triplo e fosfato de itafós e testemunha) com e sem a aplicação de inoculante (Pseudomonas fluorescens). Paralelamente foi realizada a otimização da remoção de desoxinivalenol (DON) in vitro por sorventes orgânico (ß-glucana) e inorgânico (carvão ativado). O experimento das diferentes cultivares submetidas à adubação orgânica, mineral e controle foi conduzido sob delineamento experimental de blocos casualizados em esquema fatorial (4x3) nas safras de 2009 e 2010, totalizando 96 parcelas, enquanto o experimento com a cultivar submetida a diferentes fontes de fertilizantes fosfatados foi realizado em blocos casualizados, esquema fatorial (6x2) na safra de 2010, totalizando 48 parcelas. Os resultados foram avaliados por Analise Estatística de Componentes Principais (ACP). A otimização da remoção de DON por sorventes orgânico e inorgânico in vitro foi realizada por meio de um planejamento estatístico 24 e os resultados foram avaliados por meio da análise de variância ANOVA e Metodologia de Superfície de Resposta (MSR). No tratamento com adubação orgânica e mineral, utilizando diferentes cultivares, a contaminação por Fusarium spp. e Penicillium spp. foi detectada em 83 % e 100 % das amostras na safra 2009 e em 100 % e 69 % das amostras na safra 2010, respectivamente. Aspergillus spp. foi detectado somente na safra 2009 em 14,5 % das amostras. As maiores médias de contaminação por fumonisinas (FB1 + FB2) foram detectadas nas cultivares Asteca (4,59 µg/g), Caiano (3,04 µg/g) e IPR 114 (4,04 µg/g), enquanto que nos tratamentos com adubações, as amostras submetidas à adubação orgânica apresentaram maior média de contaminação por fumonisinas (3,74 µg/g) quando comparada com os tratamentos sem adubação (3,15 µg/g) e adubação mineral (2,18 µg/g). A cultivar DKB 390, aliada ao tratamento com adubação mineral, apresentou menores níveis de fumonisinas (FB1 + FB2). Na aplicação de adubação fosfatada com e sem a aplicação de inoculante (P. fluorescens), na safra de 2010, Fusarium spp. e Penicillium spp., foram detectados em 77 % e 75 % das amostras, respectivamente. As maiores médias de Fusarium spp. foram detectadas nos tratamentos testemunha, com (2,6 x 104 UFC/g) e sem (3,4 x 104 UFC/g) a aplicação de inoculante (P. fluorescens). A FB1 e FB2 foram detectadas em 100 % e 75 % das amostras, respectivamente. As maiores médias de fumonisinas (FB1+ FB2) foram detectadas nos tratamentos sem P. fluorescens (de 0,18 a 1,12 µg/g), enquanto que os tratamentos com a aplicação de P. fluorescens apresentaram a menor média de contaminação por fumonisinas (de 0,08 a 0,83 µg/g). Quanto às diferentes fontes de fertilizantes fosfatados, a menor 6 contaminação por fumonisinas (0,17 µg/g) foi detectada no tratamento com a aplicação do fosfato solúvel (Superfosfato triplo), fato que pode estar relacionado à disponibilidade imediata desse nutriente para a planta. Nos testes de sorção de desoxinivalenol (DON) in vitro, no modelo do planejamento estatístico 24 a maior percentagem de sorção ocorreu com a utilização de 2 % de carvão ativado e ß-glucana na proporção 70:30 (>95,6 %), nos tempos de incubação de 30, 60 e 90 minutos. As menores sorções foram detectadas utilizando 0,2 % de carvão ativado e ß-glucana na proporção 0:100 (de 14,4 % a 77,3 %). Os valores de pH (3,0, 5,0 e 7,0) não influenciaram no processo de sorção de DON in vitro. A mistura dos dois sorventes (carvão ativado e ß-glucana) na concentração de 2 % foi eficaz na faixa de pH entre 3,0 e 7,0, cobrindo a faixa encontrada no trato gastrointestinal de animais ruminantes e monogástricos, sugerindo seu potencial para minimizar o risco de contaminação por DON. A contaminação de milho por micotoxinas no campo pode ser reduzida por meio de práticas agrícolas (seleção de cultivares e aplicação de fertilizantes). Quando a contaminação em campo é inevitável, práticas de descontaminação, como a aplicação de sorventes podem ser aplicadas a fim de minimizar os riscos à saúde animal.
Otimização da produção de a-L-ramodidase de Aspergillus niger por fermentação em estado sólido utilizando resíduos da agroindústria
(2011-08-02) Petri, Adriana Casavechia; Buzato, João Batista; Souza, Cristina Giatti Marques de; Camilios Neto, Doumit
a-L-Ramnosidase cliva especificamente a raminose terminal de uma grande variedade de produtos naturais. Essa propriedade confere à enzima importante potencial biotecnológico, uma vez que possibilita uma diversidade de aplicações, tais como remoção do amargor de concentrados cítricos, melhoria do aroma de vinhos e conversão de esteróides de importante aplicação clínica. Este trabalho otimizou a produção de a-L-ramnosidase de Aspergillus niger 426 por FES utilizando metodologia estatística e foi conduzido em duas etapas. No primeiro momento, utilizou-se o delineamento de misturas com três componentes para selecionar a melhor proporção dos suportes para produção da enzima. A melhor condição foi em cultivo com 0,14g de bagaço de cana-de-açúcar, 2,25g de casca de soja e 3,05g de palha de arroz com máximo de atividade de 1,92U/mL. Em seguida, realizou-se o delineamentos Box-Behnken para otimização da umidade do cultivo, granulometria do suporte e pH da solução de nutrientes na produção da enzima. A atividade de a-L-ramnosidase foi aumentada para 3,02U/mL em cultivos com umidade de 75,5% e pH 4,0, a granulometria não foi significativa para a produção de a-L-ramnosidase, sendo assim foi fixada em 1,5mm.
Caracterização da família de genes HSP20 em Glycine max
(2012-03-22) Lopes, Valéria Stefania; Oliveira, André Luiz Martinez de; Carvalho, Mayra Costa da Cruz Gallo de; Dias, Waldir Pereira
As pequenas proteínas de choque térmico (HSP20) são frequentemente associadas com a resposta das plantas ao estresse causado por fatores abióticos e, mais recentemente, têm sido também associadas a resposta aos estresses bióticos. Nas plantas, os genes Hsp20 representam a classe mais abundante dentre as proteínas de choque térmico, mas ainda pouco se conhece sobre essa família de genes em soja. Devido à suas aparentes multifuncionalidades, essas proteínas são alvos promissores para o desenvolvimento de variedades agrícolas melhor adaptadas a condições de estresses abióticos e bióticos, até mesmo quando combinados. Dessa forma, o presente trabalho realizou a caracterização molecular in silico das regiões codificadoras e reguladoras da família de genes codificadores para HSP20 de soja, com foco em sua distribuição no genoma, localização subcelular, divisão em subfamílias, estrutura secundária e regulação frente a estresses bióticos e abióticos, além da identificação de padrões de cis elementos, potencialmente envolvidos na resposta da soja a nematóides. Após a prospecção de genes anotados em bancos de dados do genoma da soja como Hsp20, foram obtidos 76 modelos gênicos. Dentre estes, apenas 52 modelos gênicos fizeram parte dos potenciais candidatos a GmHsp20 (Glycine max-Hsp20), devido as suas características estruturais, de cis elementos e de expressão. Em seguida, foram identificados, a partir das análises in vivo, 45 genes como Hsp20 de soja, distribuídos em 11 subfamílias. Para cada uma dessas, foi possível observar padrões de estrutura secundária específicos. Dentre os 45 genes GmHsp20 responsivos ao estresse de calor, 5 foram também responsivos ao estresse de frio e outros 5 ao estresse por infecção pelo nematóide M. javanica. Além disso, foram observados mais dois genes responsivos ao estresse biótico, mas não ao choque térmico. Obtiveram-se modelos operacionais de promotores para os genes responsivos a cada tipo de estresse analisado. Entre os cis elementos identificados nos Hsp20, que respondem a infecção por M. javanica, estão os Wbox, CAAT box, ABRE e MYB, além do elemento HSE/Heat. Os promotores responsivos ao estresse biótico seguiram padrões de composição e distribuição de cis elementos, descritos na literatura como relacionados a esse tipo de estresse e outros. Tais resultados irão auxiliar na geração de tecnologias de expressão dirigida, ainda mais avançadas, e novos genótipos de soja cada vez mais adaptados a condições combinadas de estresse.
Genômica estrutural e papel dos transportadores ABC em Bradyrhizobium japonicum estirpe CPAC 15 e Bradyrhizobium diazoefficiens estirpe CPAC 7
(2013-03-25) Siqueira, Arthur Fernandes; Hungria, Mariangela; Nakatani, Andre Shigueyoshi; Barcellos, Fernando Gomes
A cultura de soja (Glycine max (L.) Merrill) possui grande importância para a economia brasileira. Tal leguminosa é utilizada, principalmente, na alimentação humana e animal. Para o bom desenvolvimento da soja, são necessárias grandes quantidades de nitrogênio (N) e, para tornar isso possivel, a planta estabelece simbiose com bactérias do solo, principalmente do gênero Bradyrhizobium. No Brasil, Bradyrhizobium diazoefficiens estirpe CPAC 7 (= SEMIA 5080) e Bradyrhizobium japonicum estirpe CPAC 15 (= SEMIA 5079) são amplamente utilizadas como inoculantes para a cultura de soja. De forma a incrementar o conhecimento do potencial biotecnológico, o DNA genômico total de ambas estirpes foi submetido ao pirosequenciamento pela plataforma 454Flx (Roche). Em seguida, os reads foram montados utilizando ferramentas adequadas de bioinformatica e anotados automaticamente e manualmente pelo software denominado SABIA. Os resultados mostraram que há certa similaridade estrutural entre ambos os genomas no percentual de conteúdo CG (aprox. 63%) e percentual da porção codificadora do genoma (aprox. 82%). Contudo, o genoma da estirpe CPAC 15 se mostrou maior que CPAC 7 em, aproximadamente, 500.000 pb; além disso, houve conformidade com outras estirpes já sequenciadas, B. japonicum USDA 6T e B. diazoefficiens USDA 110T. Após a anotação, as regiões codificadoras do genoma (Open Read Frames, ORFs) foram classificadas em 18 categorias pelo banco de dados KEGG. Os transportadores desempenham importantes papéis na ecologia de tais bactérias, sendo assim, foram analisados os transportadores do tipo ABC de ions orgânicos e inorgânicos, oligossacarídeos, polióis, monossacarídeos, fosfato, aminoácidos, peptídeos, níquel, cátions metálicos, ferro-sideróforos e outros tipos de transportadores incluindo os ABC-2. Após a curação manual, a estirpe CPAC 7 apresentou maior número de transportadores de carboidratos em relação à CPAC 15, já a CPAC 15 apresentou maior número de transportadores relacionados à captação de opinas, fosfonatos e poliaminas em relação à CPAC 7. Possivelmente na estirpe CPAC 7 há um transportador de manopina, talvez o primeiro relatado em rizóbios, de interesse para estudos futuros. Os demais dados abrirão novas perspectivas para pesquisas futuras com essas estirpes, principalmente de natureza bioquímica para a aplicação biotecnológica.
Produção de natto em pó por fermentação de grãos de soja cultivar BRS 216 com Bacillus subtilis Natto
(2013-05-20) Badini, Renata Ferreira Colli; Ribeiro, Mara Lúcia Luiz; Georgetti, Sandra Regina; Silva, Josemeyre Bonifácio da
O Natto é um alimento obtido pela fermentação de grãos de soja pela bactéria Bacillus subitilis Natto. Por ser um alimento de soja agrega suas características, alto teor de proteínas, vitaminas, minerais e fibras, e devido a fermentação também apresenta melhor digestibilidade, diminuição de compostos causadores da flatulência, enriquecimento com compostos funcionais, além de proporcionar sabor e aroma únicos. Porém, suas características visuais diminuem sua aceitação. O presente trabalho teve como objetivo investigar o efeito das diferentes quantidades de inóculo adicionadas, temperatura e tempo de fermentação utilizando um Delineamento Composto Central (23) com três repetições do ponto central, totalizando 17 ensaios. Os grãos de soja foram inoculados com 103 – 109 UFC/mL, as temperaturas de 25 – 45o C e fermentadas de 12 – 36 h. Os nattos elaborados conforme o DCC foram avaliados quanto ao teor de isoflavonas agliconas, atividade antioxidante e atividade de ß-glicosidase. O maior valor de atividade da enzima ß-glicosidase foi de 0,008 U/g a 109 UFC/mL, 35º C e 24 h de incubação, para a atividade antioxidante o maior valor foi de 1,23 µM Trolox/g em base seca obtidos com 109 UFC/mL a 45º C e 36 h de incubação e para o teor de isoflavonas agliconas foi de 33,34 mg/100g com 103 UFC/mL, 25º C e 12 h de incubação. Foi determinado pontos ótimos para a produção de dois Nattos um com elevado teor de isoflavonas agliconas e outro com elevada atividade antioxidante. O Natto enriquecido com isoflavonas agliconas foi preparado com 103 UFC/mL a 25º C e 12 h de incubação, liofilizado e apresentou 64,20% de umidade, 11,30 µg/g de açúcares totais, 18,95% de proteína, 11,78% de lipídeo, 1,43% de cinzas e 67,84% de carboidratos totais. Também foi determinada a atividade de 0,14 U/g de protease, 13,06 U/g de lipase e 0,44 U/g de celulase no produto enriquecido. O Natto enriquecido com atividade antioxidante foi preparado com 109 UFC/mL a 45º C e 20 h de incubação, liofilizado e apresentou 62,45% de umidade, 9,29 µg/g de açúcares totais, 17,54% de proteína, 10,48% de lipídeo, 4,57% de cinzas e 67,40% de carboidratos totais. Também foi determinada a atividade de 0,16 U/g de protease, 14,53 U/g de lipase e 0,32 U/g de celulase no Natto enriquecido. Por meio da análise dos gráficos de superfície de resposta e do gráfico de valores preditos e desejabilidade foi possível obter as melhores condições de fermentação para obtenção de nattos com alto teor dos compostos desejados. A análise da composição centesimal e atividade enzimática nos natto otimizados mostrou um alimento proteico revelando um forte potencial funcional por agregar os benefícios nutricionais da soja com a vantagem de ser um produto fermentado.
Farelo de soja e casca de arroz para a produção de lipopetideos por Bacillus amyloliquefaciens MO.04b
(2014-06-11) Massi, Juliana Barion; Rezende, Maria Inês; Souza, Cristina Giatti Marques de; Gasparin, Fabiana Guillen Moreira; Camilios Neto, Doumit
Resíduos agroindustriais como bagaços, farelos, cascas entre outros podem ser matéria prima e fonte de energia para a obtenção de diversos produtos com alto valor agregado. Entre eles os biossurfactantes, metabólitos microbianos de grande interesse industrial por suas inúmeras aplicações e pelas vantagens ambientais de baixa toxicidade e alta biodegradabilidade, mas com utilização limitada pelo alto custo de produção. O objetivo deste estudo foi avaliar a produção de lipopetídeos, uma classe de biossurfactantes, por fermentação em estado sólido (FES), utilizando Bacillus amyloliquefaciens MO.04b. As fermentações foram desenvolvidas a partir de misturas dos substratos em diferentes proporções, com 80 % de umidade. Os frascos inoculados (200 µL de suspensão de células) foram incubados em BOD a temperaturas de 28 a 37 ± 2 °C por até 48 horas. A interrupção dos cultivos foi pela adição de água, a mistura homogeneizada (180 rpm por 30 min.) e centrifugada (10.000 rpm por 20 min, 4 °C). Os lipopeptídeos foram precipitados no sobrenadante obtido pela adição de HCl 6M, (pH 2 a 4 °C); seguido de nova centrifugação o precipitado então foi ressuspenso em água, neutralizado (NaOH 0,5 M, pH 7,0) e liofilizado. Soluções do liofilizado foram preparadas para as determinações: Indice de Emulsificação (IE24); Tensão Superficial (TS); Infravermelho com Transformada de Fourrier (IV-FT); Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN de 1H e 13C) e Espectrometria de Massa. Os substratos selecionados para a produção foram o farelo de soja (47 % de proteínas) 4 g e a casca de arroz utilizada comobulking agent 3,75 g. A avaliação individual dos parâmetros de cultivo com os seguintes resultados, umidade 80 %; solução umedecedora MSM-1; fonte de nitrogênio extrato de levedura 1,75 g; fonte de carbono glicerol 1,50 g; pH inicial 6. O farelo de soja, extrato de levedura e glicerol, foram os pontos centrais de um planejamento fatorial Box-ehnken 33, onde a condição ótima de produção de lipopeptídeos foi 44,072 mg/g.s.s, em farelo de soja (3,25 g), glicerol (1,50 g), extrato de levedura (1,75 g) a 37 ± 2 °C , e 36 h de incubação. As análises de IV-FT apresentaram espectro semelhante ao da surfactina padrão, sugerindo a presença deste biossurfactante, que é produzido pelo B. amyloliquefaciens MO.04b em fermentação submersa. Quanto as determinações de RMN e espectrometria de massa não foram conclusivas, provavelmente pela complexidade da amostra e a necessidade de purificação da mesma.
Efeito da superexpressão do gene GmHsp22.4 na resposta a infecção por meloidogyne javanica em soja e Arabidopsis thaliana
(2015-03-11) Silva, Suellen Mika Hishinuma; Marcelino-Guimarães, Francismar Corrêa; Carvalho, Mayra Costa da Cruz Gallo de; Henning, Liliane Marcia Mertz
A soja é uma das principais leguminosas cultivadas no mundo, apresentando incrementos na produção e consumo ao longo dos anos. Embora haja destaque em sua produção, seu cultivo é comprometido pelo ataque de diferentes patógenos, como a infecção pelo nematoide Meloidogyne javanica. Em estudo recente, foi identificado o envolvimento do gene GmHsp22.4, que codifica uma pequena proteína de choque térmico (HSP20), na resposta da planta ao patógeno. Os níveis de expressão do gene foram altamente induzidos apenas no genótipo resistente após a infecção com o patógeno. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo estudar o envolvimento deste gene na resposta de resistencia ao nematoide. O efeito da superexpressão do gene GmHsp22.4 foi analisado em plantas de soja quiméricas e Arabidopsis thaliana sob infecção do nematoide. A comparação da região codificadora do gene entre os genótipos resistente (PI 595099) e suscetivel (BRS 133; Williams 82) não revelou nenhum polimorfismo e sua superexpressão em raízes de soja, assim como em A. thaliana transgênica, não alterou a resposta de resistência, no entanto comprometeu o desenvolvimento das plantas. Baseado nos resultados, conclui-se que somente a superexpressão do gene GmHsp22.4 não foi capaz de reverter o fenótipo de suscetibilidade em ambas as espécies, entretanto várias hipóteses foram levantadas a partir dos resultados que poderão auxiliar em trabalhos futuros visando o desenvolvimento de linhas de soja resistentes a este patógeno.
Desenvolvimento de formulações de coinoculantes para a cultura da soja contendo Azospirillum brasilense e Bradyrhizobium spp
(Universidade Estadual de Londrina, 2020-03-29) Garcia, Marcos Vinicios Conceição; Hungria, Mariangela; Araujo, Ricardo Silva; Nogueira, Marco Antonio
Resumo: A geração de novas tecnologias na agricultura e sua pronta adoção pelos agricultores fez com que o Brasil se tornasse um dos líderes mundiais na produção de alimentos. Dentre as tecnologias que contribuem fortemente para essa liderança, o uso de inoculantes que contêm bactérias que promovem a fixação biológica do nitrogênio (FBN) com leguminosas, em adição a bactérias promotoras de crescimento de plantas (BPCP) torna-se cada vez mais importante. Com mais de 36 milhões de hectares de soja cultivados no Brasil e a grande necessidade de N demandada por essa cultura, o uso de inoculantes microbianos em substituição aos fertilizantes nitrogenados é crítico para a viabilidade econômica da cultura. Contudo, o mercado ainda carece de inoculantes mistos, contendo microrganismos atuando em diferentes processos microbianos, indicando a possibilidade de inovação no desenvolvimento de coinoculantes que contenham as tecnologias de FBN e BPCP. O objetivo deste estudo foi o de desenvolvimento de uma formulação de coinoculante para a cultura da soja contendo Azospirillum brasilense e Bradyrhizobium spp., comercialmente viável e contendo células com concentração e qualidade fisiológica adequadas. Para isso, o crescimento dos microrganismos com diferentes fontes de carbono, nitrogênio e protetores celulares foi verificado. Dentre as fontes de carbono avaliadas, os ácidos orgânicos foram melhor metabolizados por A. brasilense, enquanto Bradyrhizobium spp. obteve melhores resultados com manitol e glicerol. As melhores formulações foram submetidas a análises de manutenção celular verificando-se que, para A. brasilense, o glicerol proporcionou melhor manutenção, enquanto que, para Bradyrhizobium spp., isso ocorreu com a mistura de amido de milho e carboximetil celulose. O controle do pH do meio com solução tampão fosfato foi crítico para a manutenção das células de ambas bactérias. Em cinco ensaios conduzidos a campo, a melhor formulação desenvolvida no estudo resultou em nodulação e rendimento de grãos comparáveis ao inoculante comercial contendo Azospirillum e Bradyrhizobium separadamente, indicando a viabilidade da tecnologia. Abstract: The generation of new technologies in agriculture and their prompt adoption by farmers has made Brazil one of the world leaders in food production. Among the technologies that strongly contribute to this leadership, the use of inoculants that contain bacteria that promote biological nitrogen fixation (FBN) with legumes, in addition to plant growth-promoting bacteria (BPCP) is becoming increasingly important. With more than 36 million hectares of soybean cultivated in Brazil and the great need for N demanded by this crop, the use of microbial inoculants to replace nitrogen fertilizers is critical to the economic viability of the crop. However, the market still lacks mixed inoculants, containing microorganisms acting in different microbial processes, indicating the possibility of innovation in the development of coinoculants that contain FBN and BPCP technologies. The objective of this study was to develop a coinoculant formulation for the soybean crop containing Azospirillum brasilense and Bradyrhizobium spp., commercially viable and containing cells with adequate concentration and physiological quality. For this, the growth of microorganisms with different sources of carbon, nitrogen and cell protectors was verified. Among the carbon sources evaluated, organic acids were better metabolized by A. brasilense, while Bradyrhizobium spp. obtained better results with mannitol and glycerol. The best formulations were subjected to cell maintenance analyzes, verifying that, for A. brasilense, glycerol provided better maintenance, whereas for Bradyrhizobium spp. this occurred with the mixture of corn starch and carboxymethyl cellulose. The control of the pH of the medium with phosphate buffer solution was critical for the maintenance of the cells of both bacteria. In five field trials, the best formulation developed in the study resulted in nodulation and grain yield comparable to the commercial inoculant containing Azospirillum and Bradyrhizobium separately, indicating the viability of the technology.
Produção e funcionalização de nanoceluloses com arginina como suporte para nanopartículas de prata
(Universidade Estadual de Londrina, 2020-06-29) Andrade, Gabriel Jonathan Sousa; Tischer, Cesar Augusto; Carvalho, Gizilene Maria de; Camilios Neto, Doumit
Resumo: O polímero mais disponível na natureza conhecido como celulose é produzido essencialmente por árvores, plantas e algumas algas, e está presente nas paredes celulares desempenhando função de suporte estrutural, conferindo-lhes resistência, apresentando apenas ligações glicosídicas do tipo β-(1→4). Há também microrganismos capazes de sintetizá-la originando um produto quimicamente idêntico à celulose vegetal (CV), como é o caso da bactéria gram-negativa Komagataeibacter xylinus, livre de hemiceluloses e lignina. A celulose, independente da origem, permite a modificação química conferindo-lhe novas propriedades. A hidrólise ácida parcial da cadeia de celulose nas regiões amorfas do polímero leva a formação de nanoestruturas fibrilares com características de cristal líquido, a nanocelulose (whisker). Neste trabalho o aminoácido arginina foi inserido por ligação covalente na estrutura das nanoceluloses vegetais e bacterianas, e posteriormente operou como agente redutor do sal de prata AgNO3 produzindo nanopartículas de prata (npAg) inseridas nos whiskers de origem vegetal e bacteriana. Os produtos, a cada passo da estratégia de síntese, de produção de nanocelulose, derivatização com espaçador de ácido succínico, conjugação com arginina e redução da prata foram caracterizados por técnicas espectroscópicas (UV-Vis, FT-IR, DRX), térmicas (DSC) e de análise morfológica (MEV). Os whiskers produzidos de celulose vegetal (NCW-CV) e bacteriana (NCW-CB) foram capazes de formar suspensões estáveis que quando secas se organizam como filmes finos. Os filmes regenerados de NCW-CV e NCW-CB modificados com nanopartículas de prata foram comparados com solução de antibiótico a fim de avaliar sua atividade antimicrobiana através de antibiograma. As análises se mostraram coerentes com as modificações químicas ocorridas e o produto apresentou boa ação bactericida quando comparado ao antibiótico no teste de antibiograma, com uma razão de halo de inibição/diâmetro do disco de filme regenerado igual a 1,647(fillme de NCW contendo antibiótico; 2,695 (filme de NCW vegetal funcionalizado com arginina e npAg), 2,183 (filme de NCW bacteriana funcionalizado com arginina e npAg). Abstract: The most available polymer in nature known as cellulose is produced essentially by trees, plants and some algae, and is present in the cell walls performing a structural support function, giving them resistance, presenting only β- (1 → 4) glycosidic bonds . There are also microorganisms capable of synthesizing it, originating a product chemically identical to vegetable cellulose (CV), as is the case of the gram-negative bacteria Komagataeibacter xylinus, free of hemicelluloses and lignin. Cellulose, regardless of origin, allows chemical modification, giving it new properties. The partial acid hydrolysis of the cellulose chain in the amorphous regions of the polymer leads to the formation of fibrillar nanostructures with liquid crystal characteristics, the nanocellulose (whisker). In this work, the amino acid arginine was inserted by covalent bond into the structure of plant and bacterial nanocelluloses, and subsequently operated as a reducing agent for the silver salt AgNO3, producing silver nanoparticles (npAg) inserted in whiskers of plant and bacterial origin. The products, at each step of the synthesis strategy, of nanocellulose production, derivatization with succinic acid spacer, conjugation with arginine and silver reduction were characterized by thermal spectroscopic techniques (UV-Vis, FT-Ir, DRX) (DSC ) and morphological analysis (SEM). Whiskers produced from vegetable cellulose (NCW-CV) and bacterial cellulose (NCW-CB) were able to form stable suspensions which, when dry, organize themselves into thin films. The regenerated NCW-CV and NCW-CB films modified with silver nanoparticles were compared with an antibiotic solution in order to evaluate their antimicrobial activity through antibiogram. The analyzes were consistent with the chemical changes that occurred and the product showed good bactericidal action when compared to the antibiotic in the antibiogram test, with an inhibition halo ratio / diameter of the regenerated film disc equal to 1.647 (NCW filler containing antibiotic; 2,695 (vegetable NCW film functionalized with arginine and npAg), 2,183 (bacterial NCW film functionalized with arginine and npAg).
Polissacarídeos funcionalizados com arginina como plataforma para associação com nanopartículas de prata
(Universidade Estadual de Londrina, 2021-02-22) Moraes, Cassiano Borges de; Tischer, Cesar Algusto; Perez, Carla Cristina; Nakazato, Gerson
Resumo: No campo dos glicoconjugados diversos biomateriais são desenvolvidos e utilizados comercialmente na área da saúde como ferramenta para os mais diversos tratamentos que envolvem processos de regeneração celular. A celulose bacteriana tem alta biocompatibilidade e sua utilização como suporte para a promoção de sua capacidade cicatrizante pode ser alcançado com a adição de materiais à sua superfície como proteínas de interesse e aminoácidos para associação com nanopartículas metálicas. Para a conjugação com estes compostos aminados, utiliza-se um espaçador com grupo ácido carboxílico como o ácido succínico para tornar a membrana reativa. Funcionalizar a celulose bacteriana com grupos ácidos provenientes de outros polissacarídeos pode ser uma alternativa interessante para diminuir os impactos ambientais inerentes ao processo de succinilação. Uma alternativa é a adição de gomas ácidas, como as gomas arábica e karaya (origem vegetal) e a goma xantana (origem bacteriana) durante a fermentação, a fim de promover o aumento da reatividade da celulose bacteriana mantendo as propriedades dos biopolímeros. Uma vez associados a celulose, estes polissacarídeos naturais formulam um biomaterial de partida para síntese de amidas. O objetivo deste trabalho foi avaliar e viabilizar a inserção de gomas à superfície da celulose bacteriana durante o processo fermentativo e funcionalizar o aminoácido arginina em gomas ácidas por meio de uma reação de síntese de amida e, havendo indícios da formação da ligação, associar nanopartículas de prata à superfície do produto. A incorporação de gomas durante o processo fermentativo aumentou a acidez dos compostos, que foram quantificados por meio de derivadas de suas respectivas curvas de titulação bem como pelos índices de cristalinidade provenientes do DRX, que apresentaram baixos valores quando comparados as membranas de celulose nativa. Dentre as gomas utilizadas a que apresentou maior influência nas reações de funcionalização e inserção na rede nanofibrilar da celulose bacteriana foi a goma karaya demonstrado pelas técnicas de caracterização (FTIR, DRX e DSC) e justificado pelo mecanismo de reação. O produto da funcionalização de goma karaya com arginina foi associado às nanopartículas de prata de maneira efetiva como demonstrado pela caracterização por meio da espectroscopia UV-Vis e pela atividade antimicrobiana frente a Pseudomonas aeruginosa, sugerindo este polissacarídeo como uma alternativa no ramo da química de carboidratos para síntese de amidas e associação com nanopartículas metálicas. Abstract: In the glycoconjugates area, several biomaterials are developed and used commercially in the health field as a tool in the most diverse treatments that involve cell regeneration processes. Bacterial cellulose has high biocompatibility and its functionalization with grown promoter peptides or proteins as well with aminoacids that associated with metallic nanoparticles can modulate its healing capacity. For conjugation with these amino compounds, a spacer with a carboxylic acid group such as succinic acid is used to make the membrane reactive. Functionalize bacterial cellulose with acid groups from other polysaccharides can be an interesting alternative to avoid the formation of environmental wastes inherent to the succinilation process. An alternative is the addition of acid gums, such as arabic and karaya gum (vegetable origin) and xanthan gum (bacterial origin) during fermentation process, that lead to bacterial cellulose based membrane reactivity while maintaining the properties of biopolymers. Once associated with cellulose, these natural polysaccharides form a starting biomaterial for the synthesis of amides. The objective of this work was to make possible the insertion of gums on the surface of bacterial cellulose during the fermentation process and to functionalize the amino acid arginine in acid gums by means of an amide synthesis reaction and to associate silver nanoparticles to the product. The incorporation of gums during the fermentation process increased the acidity of the membrane, which were quantified by titration. The tritation curves as well the crystallinity indexes from the XRD diffractograms, which showed low values when compared to native cellulose membranes induces to conclude that the acidic gums was traped on the nanocellulose film. Among the gums used, the one that had the greatest influence on the functionalization and insertion reactions in the nanofibrillar network of bacterial cellulose was the karaya gum demonstrated by the characterization techniques (FTIR, XRD and DSC) and justified by the reaction mechanism. The product of karaya gum was conjugated with arginine, that acted as reductive agent to obtain silver nanoparticles in an effective way, as demonstrated by the characterization through UV-vis spectroscopy and by the antimicrobial activity against Pseudomonas aeruginosa,, showing up this polysaccharide as an alternative in the field of carbohydrate chemistry for the synthesis of amides and association with nanoparticles metallic.
Desenvolvimento de revestimento biodegradável para peletização de sementes de tomate
(Universidade Estadual de Londrina, 2021-02-24) Resta, Vitoria Gouveia; Oliveira, Suzana Mali de; Rodrigues, Elisete Pains; Ivano, Léa Rita Pestana Ferreira Mello; Oliveira, André Luiz Martinez de
Resumo: O cultivo de hortaliças requer melhorias considerando a qualidade das sementes e a redução do impacto ambiental das práticas agrícolas atuais. Nesse cenário, a técnica de revestimento de sementes com materiais biodegradáveis representa uma alternativa ecologicamente correta para o melhoramento de sementes. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar revestimento biodegradável de baixo custo à base de amido de mandioca, gelatina e casca de aveia para a peletização de sementes de tomate. Trata-se de uma formulação de revestimento inovadora e que representa uma opção de reaproveitamento da casca de aveia que é um resíduo agroindustrial. Para a peletização das sementes foram empregadas a matriz polimérica resultante da mistura de amido e gelatina em diferentes proporções, com função adesiva, e a casca de aveia com função de enchimento. As sementes peletizadas foram caracterizadas em termos de rendimento de produção, densidade, distribuição de massa, pH, umidade, solubilidade, capacidade de absorção e adsorção de água, microestrutura e propriedades térmicas. As sementes de tomate peletizadas resultaram em sementes com novo formato, menores densidades e maiores massas do que as sementes não peletizadas. O pH das sementes peletizadas variou de 6,09 a 6,55, e o conteúdo de umidade variou de 7,68 a 9,08%. Maiores proporções de amido resultaram em péletes mais quebradiços de difícil manuseio, com menor rendimento de produção, enquanto maiores conteúdos de gelatina resultaram em péletes menores e mais rígidos. Formulações com maiores proporções de amido geraram péletes mais solúveis e quando produzidos somente com gelatina apresentaram menores valores de capacidade de absorção de água. Em contraste, as análises de adsorção de água indicaram maior higroscopicidade da gelatina comparada ao amido. As diferentes proporções de amido e gelatina nas formulações não influenciaram no comportamento calorimétrico e microestrutura dos péletes. A formulação com 50% de amido e 50% de gelatina apresentou maior rendimento de produção, facilidade de manuseio, menor solubilidade e maior capacidade de absorção de água, comparada às demais, sendo considerada a melhor formulação. Desta forma, as sementes produzidas com essa formulação foram cultivadas e apresentaram germinação de 75%, indicando que essa formulação é promissora para peletização de sementes de tomate. Abstract: The vegetable cultivation requires improvements considering seed quality and reduction of the environmental impact of current agricultural practices. Therefore, the seed coating technique with biodegradable materials represents an environmentally friendly alternative for seed improvements. The objective of this study was to develop and characterize a low-cost biodegradable polymeric matrix based on cassava starch, gelatin and oat hulls for pelleting tomato seeds. The coating formulation is unprecedented and represents an option for reuse of oat hull, an agro-industrial waste. The polymeric matrix for pelleting the seeds was produced from a mixture of starch and gelatin in different proportions, as binder material, and oat hulls as filler material. The pelleted seeds were characterized in terms of their production yield, density, mass distribution, pH, moisture content, solubility, water absorption and water adsorption capacity, microstructure, and thermal properties. Pelleted tomato seeds resulted in seeds with different shape, lower densities and higher masses than unpelleted seeds. The pH of the pelleted seeds ranged from 6.09 to 6.55, and the moisture contents ranged from 7.68 to 9.08%. The highest proportions of starch resulted in more brittle and soluble pellets, which were difficult to handle and showed worst production yield, while the higher gelatin contents resulted in harder and smaller pellets, and when made only with gelatin showed water absorption capacity decreased. In contrast, the results of water adsorption capacity denote that gelatin possesses grater hygroscopicity than starch. The difference in the proportions of starch and gelatin did not influence the microstructure and calorimetric behavior. The formulation with 50% starch and 50% gelatin resulted in superior properties compared to the other formulations, such as higher production yields, easier handling, lower solubility and higher water absorption capacity, compared to the others, being considered the best formulation. Thereby, the seeds produced with this formulation were grown and showed 75% germination, indicating that this formulation is promising for use in pelleting tomato seeds.
Biodiversidade de bactérias isoladas de nódulos de feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) cultivados em solos do Mato Grosso do Sul, Brasil
(Universidade Estadual de Londrina, 2021-03-01) Moura, Fernanda Terezinha; Hungria, Mariangela; Ribeiro, Renan Augusto; Helene, Luisa Caroline Ferraz
Resumo: Bactérias diazotróficas coletivamente chamadas de rizóbios podem se associar com leguminosas, como o feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) e formar estruturas especializadas nas raízes, denominadas de nódulos, onde ocorre a conversão do nitrogênio atmosférico em amônia, em um processo conhecido como fixação biológica do nitrogênio (FBN). Contudo, a associação do feijoeiro com essas bactérias frequentemente apresenta baixa eficiência simbiótica. Apesar da importância da leguminosa, ainda é escasso o conhecimento sobre as espécies de rizóbios simbiontes do feijoeiro no Brasil, bem como de sua eficiência em fixar nitrogênio. O objetivo deste trabalho foi avaliar a diversidade e atividade nodulífera de rizóbios simbiontes de feijoeiro provenientes de 14 municípios do Mato Grosso do Sul, Brasil, compreendendo os três biomas do estado, Mata Atlântica, Cerrados e Pantanal. Foram realizadas a caracterização morfofisiológica, análise de perfil genômico por BOX-PCR, sequenciamento e análise filogenética dos genes 16S RNAr e do gene housekeeping glnII. Na análise de BOX-PCR em 82 estirpes, foi verificada alta diversidade genética, com um nível de similaridade final de apenas 18,68%; considerando o nível de similaridade de 70%, foram observados 12 grupos e 36 estirpes ocupando posições isoladas. Na análise do gene 16S RNAr de 54 estirpes representantes dos grupos encontrados por BOX-PCR, foram identificados 10 gêneros, sendo 37 “rizóbios clássicos” e Agrobacterium, sendo 09 no clado R. etli, 11 no clado R. tropici, 15 no gênero Agrobacterium spp., uma estirpe de Bradyrhizobium e uma de Mesorhizobium. As outras 17 estirpes não foram identificadas como rizóbios. Como o gene 16S RNAr é altamente conservado e, com frequência, incapaz de distinguir espécies intimamente relacionadas, prosseguiu-se com a análise do gene glnII, que foi bem sucedida em 34 estirpes e confirmou o posicionamento filogenético. De 37 estirpes de “rizóbios clássicos” e Agrobacterium avaliadas quanto à capacidade de fixação de nitrogênio, apenas 13 formaram nódulos, 06 do clado R. etli, 06 do clado R. tropici e uma de Agrobacterium; exceto por uma estirpe do clado R. etli, os nódulos foram eficientes em fixar nitrogênio. Os resultados obtidos indicam alta diversidade genética de bactérias capazes de nodular o feijoeiro no Estado do Mato Grosso do Sul, e que a promiscuidade da leguminosa, permitindo associações não eficientes, pode justificar as taxas baixas de contribuição do processo biológico na leguminosa, relatadas com frequência. Os resultados também confirmam o intrigante paradigma da função evolutiva da simbiose com o feijoeiro, altamente promíscua, capaz de associar com uma variedade de espécies de bactérias incapazes de reinfectar a leguminosa, ou que perdem facilmente a capacidade de nodular e fixar nitrogênio. Abstract: Diazotrophic bacteria collectively called rhizobia can associate with legumes such as common bean (Phaseolus vulgaris L.) and form specialized structures in the roots, called nodules, where the conversion of atmospheric nitrogen to ammonia occurs, in a process known as biological nitrogen fixation (BNF). However, the association of common bean with these bacteria often shows low symbiotic efficiency. Despite the importance of this legume, knowledge about the species of rhizobia symbionts of common bean in Brazil, as well as their efficiency in fixing nitrogen, is still scarce. The objective of this study was to evaluate the diversity and nodulation hability of rhizobia symbionts of common bean from 14 municipalities in Mato Grosso do Sul, Brazil, comprising the three biomes of the State, Atlantic Forest, Cerrados and Pantanal. For that, the morphophysiological characterization, genomic profile analysis by BOX-PCR, sequencing and phylogenetic analysis of the 16S RNAr genes and of the housekeeping glnII gene were performed. In the BOX-PCR analysis of 82 strains, high genetic diversity was verified, with a final similarity level of only 18.68%; considering the similarity level of 70%, 12 groups and 36 strains occupying isolated positions were observed. In the 16S RNAr gene analysis of 54 strains representative of the BOX-PCR groups, 10 genera were identified, being 37 of “classic rhizobia” and Agrobacterium, with 09 in the R. etli clade, 11 in the R. tropici clade, 15 in the Agrobacterium spp. genus, one Bradyrhizobium and one Mesorhizobium strain. The other 17 strains were not identified as rhizobia. As the 16S RNAr gene is highly conserved and often unable to distinguish closely related species, we proceeded with the analysis of the glnII gene, which was successful in 34 strains and confirmed their phylogenetic position. Of the 37 strains classified as “classic rhizobia” and Agrobacterium that were evaluated for nitrogen fixation capacity, only 13 formed nodules, 06 of the R. etli clade, 06 of the R. tropici clade and one of Agrobacterium; except for one strain of the R. etli clade, the nodules were efficient in fixing nitrogen. The results obtained indicate high genetic diversity of bacteria capable of nodulating common bean in the State of Mato Grosso do Sul, and that the promiscuity of the legume, allowing inefficient associations, may justify the low rates of contribution of the biological process in the legume frequently reported. The results also confirm the intriguing paradigm of the evolutionary function of the symbiosis with common bean, highly promiscuous, capable of associating with a variety of bacterial species that are incapable of reinfecting the legume, or that easily lose the ability to nodulate and fix nitrogen.

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Navegando 02 - Mestrado - Biotecnologia por Data de Publicação

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