Seleção de bactérias produtoras de lipopeptídeos antimicrobianos e antioxidantes para aplicações biotecnológicas

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dc.contributor.advisorRocha, Cristiani Baldo da
dc.contributor.authorMillan, Edna Suzana António Jinga
dc.contributor.bancaGasparin, Fabiana Guillen Morreira
dc.contributor.bancaGalhardi, Lígia Carla Faccin
dc.coverage.extent90 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2026-08-06T15:14:40Z
dc.date.available2026-08-06T15:14:40Z
dc.date.issued2025-02-28
dc.description.abstractOs surfactantes, amplamente utilizados nas indústrias, são majoritariamente derivados do petróleo. Devido a preocupações ambientais e novas regulamentações, há crescente interesse por alternativas naturais, como os biossurfactantes microbianos, que são biodegradáveis e possuem propriedades biológicas específicas. Os lipopeptídeos, uma classe importante de biossurfactantes, incluem surfactinas, iturinas e fengicinas, com aplicações em cosméticos, saúde, agricultura e alimentos. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi selecionar linhagens de Bacillus sp. produtoras de lipopeptídeos com propriedades antimicrobianas e antioxidantes. Primeiramente, foi realizado a detecção do gene sfp, envolvido na biossíntese da surfactina, no DNA genômico de sete linhagens Bacillus sp., por PCR. Em seguida, as linhagens foram cultivadas em meio contendo glicose e extrato de levedura, com 2% de inóculo, por 72 horas, 150 rpm, 37°C. A presença de biossurfactantes foi detectada por testes de índice de emulsificação e espalhamento de óleo. Os lipopeptídeos, extraídos por precipitação ácida seguida de extração orgânica, foram submetidos às análises de FTIR, espectrometria de massas, atividade antimicrobiana (antiviral, antifúngica e antibacteriana) e atividade antioxidante. Os resultados mostraram a amplificação de fragmento referente ao gene sfp no DNA de Bacillus sp. UELAsA5.1, Bacillus sp. UELAsF4.66 e Bacillus sp. UELAsA1.447. Os sobrenadantes das fermentações dessas três linhagens deslocaram a camada de óleo, e formaram emulsões estáveis com índices de emulsificação superiores a 50%, confirmando a presença de biossurfactantes com propriedades tensoativa e emulsificantes. As outras 4 linhagens não foram capazes de produzir biossurfactantes, nas condições experimentais usadas neste estudo. Os sobrenadantes das três linhagens selecionadas foram extraídos para obtenção de lipopeptídeos denominados LPA5.1, LPF4.66 e LPA1.447, que mostraram a presença de grupamentos químicos típicos de lipopeptídeos em análises de FTIR. Análises por espectrometria de massas reveleram a presença de isoformas de surfactinas nos três lipopeptídeos. O LPA5.1, na concentração de 12 mg/mL se destacou por sua atividade antifúngica contra Fusarium verticillioides, inibindo seu crescimento em 40%. O LPF4.66 foi capaz de reduzir em 51,8 % o radical DPPH, na concentração de 2mg/mL e apresentou atividade antiviral contra herpes simplex (HSV-1). O LPA1.447 apresentou baixa toxicidade, atividade antioxidante significativa (74,25%) e potente atividade antiviral contra HSV-1. O valor de IC50 (concentração que inibe 50% da atividade viral) foi de 43,9 µg/mL e o IS (índice de seletividade, que avalia a eficácia do composto com relação à toxicidade) foi de 10, destacando um potencial promissor de LPA1.447 como agente antiviral Esses resultados demonstram que os lipopeptídeos LPA5.1, LPF4.66 e LPA1.447 possuem atividade antiviral para aplicações biotecnológicas, como biocontrole na agricultura e uso na saúde como antivirais e antioxidantes naturais
dc.description.abstractother1The Surfactants, widely used in industries, are predominantly derived from petroleum. Due to environmental concerns and new regulations, there is a growing interest in natural alternatives, such as microbial biosurfactants, which are biodegradable and possess specific biological properties. The Lipopeptides, an important class of biosurfactants, include surfactins, iturins, and fengicins, with applications in cosmetics, healthcare, agriculture, and food. Therefore, the objective of this study was to select Bacillus sp. strains who produce lipopeptides with antimicrobial and antioxidant properties. Primarily, the detection of the sfp gene, involved in surfactin biosynthesis, was carried out on the genomic DNA of seven Bacillus sp. strains through PCR. Subsequently, the strains were cultured in a medium containing glucose and yeast extract, with 2% inoculum, for 72 hours at 150 rpm and 37°C. The presence of biosurfactants was detected through emulsification index and oil spreading tests. The lipopeptides, extracted by acid precipitation followed by organic extraction, were subjected to FTIR analysis, mass spectrometry antimicrobial activity (antiviral, antifungal, and antibacterial), and antioxidant activity tests. The results revealed the amplification of a fragment corresponding to the sfp gene in the DNA of Bacillus sp. UELAsA5.1, Bacillus sp. UELAsF4.66, and Bacillus sp. UELAsA1.447. The results showed that the supernatants from the fermentation of these three strains displaced the oil layer, confirming the presence of biosurfactants with surfactant properties. Moreover, the supernatants formed stable emulsions with emulsification indices higher than 50%. The remaining four strains were unable to produce biosurfactants under the experimental conditions used in this study. The supernatants from the three selected strains were subjected to acid precipitation followed by organic extraction to obtain lipopeptides named LPA5.1, LPF4.66, and LPA1.447, which displayed the presence of chemical groups typical of lipopeptides in FTIR analysis. Mass spectrometry analyses revealed the predominant presence of surfactin isoforms in the three lipopeptides. LPA5.1, at a concentration of 12 mg/mL, stood out for its antifungal activity against Fusarium verticillioides, inhibiting its growth by 40%. LPF4.66 was able to reduce DPPH radical by 51.8% at a concentration of 2 mg/mL and showed antiviral activity against herpes simplex virus (HSV-1). LPA1.447 stood out for its low toxicity, significant antioxidant activity (74.25%), and potent antiviral activity against HSV-1. The IC50 value (the concentration that inhibits 50% of viral activity) was 43.9 µg/mL, and the SI (selectivity index, which assesses the compound's efficacy relative to its toxicity) was 10, highlighting the promising potential of LPA1.447 as an antiviral agent. These results demonstrate the great biotechnological potential of lipopeptides LPA5.1, LPF4.66, and LPA1.447, both in agriculture as biocontrol agents and in healthcare, in the fight against viral infections and as natural antioxidants, and in the food industry as preservative agents
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/19410
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCCE - Departamento de Bioquímica e Biotecnologia
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Biotecnologia
dc.subjectBacillus sp.
dc.subjectSurfactinas
dc.subjectAntiviral
dc.subjectAntifúngico
dc.subjectAntioxidante
dc.subjectBiossurfactantes
dc.subjectLipopeptídeos
dc.subject.capesCiências Biológicas - Bioquímica
dc.subject.cnpqCiências Biológicas - Bioquímica
dc.subject.keywordsBacillus sp.
dc.subject.keywordsSurfactin
dc.subject.keywordsAntiviral
dc.subject.keywordsAntifungal
dc.subject.keywordsAntioxidant
dc.subject.keywordsBiosurfactants
dc.subject.keywordsLipopeptides
dc.titleSeleção de bactérias produtoras de lipopeptídeos antimicrobianos e antioxidantes para aplicações biotecnológicas
dc.title.alternativeSelection of bacteria producing lipopeptides with antimicrobial and antioxidant properties for biotechnological applications
dc.typeDissertação
dcterms.educationLevelMestrado Acadêmico
dcterms.provenanceCentro de Ciências Exatas

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