Dissertações - Ciências Biológicas (Microbiologia Aplicada) - IBRC

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  • ItemDissertação de mestrado
    Aproveitamento do lodo de ETA: biodegradabilidade e implicações ecotoxicológicas
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-03-02) Santos, Jossandra Endyara dos; Morales, Dânia Elisa Christofoletti Mazzeo [UNESP]; Angelis, Dejanira de Franceschi de [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    Devido às atividades antrópicas, a qualidade das águas dos mananciais está cada vez mais comprometida. Então, antes da água ser distribuída aos seus consumidores, ela precisa passar por um processo de tratamento que visa eliminar as impurezas que podem oferecer risco à saúde pública. Durante esse tratamento, é gerado um resíduo (lodo de ETA), resultado das etapas de coagulação e filtração. Geralmente, este resíduo é constituído de microrganismos, algas, materiais suspensos, matéria orgânica, compostos orgânicos, minerais e, também, alta concentração de ferro ou alumínio, por causa do coagulante utilizado na etapa de coagulação. Como o lodo é produzido em larga escala, pois está relacionado com a demanda de água potável, há uma preocupação em encontrar um descarte adequado, ou seja, que não ofereça risco de contaminação ambiental, à saúde humana e que seja economicamente viável. Dentro das diversas possibilidades para seu aproveitamento, a disposição em solos agrícolas é bastante promissora e sustentável. Entretanto, esse resíduo pode conter contaminantes orgânicos, metais pesados e microrganismos de caráter patogênico, o que tornaria sua disposição em solo inviável. A deposição inapropriada desse resíduo oferece alto risco ambiental, então, este trabalho teve como objetivo propor uma metodologia de baixo custo, empregando outros resíduos, de origem agroindustrial (bagaço de cana-de-açúcar e fibra de coco), como agentes descompactantes e estimulantes para biodegradar os possíveis compostos tóxicos existentes no lodo e biotransformá-lo em um insumo agrícola. Adicionalmente, também foram avaliados os efeitos ecotoxicológicos sobre organismos de diferentes níveis tróficos. Foi realizada a caracterização físico-química e a patogenicidade do lodo, avaliando a presença de coliformes totais, Escherichia coli e ovos de Ascaris ssp.. As amostras foram misturadas em solo, utilizando duas concentrações de lodo (10% e 15%), com e sem incorporação de bagaço de cana-de-açúcar e fibra de coco. O ensaio de respirometira foi aplicado para verificar a biodegradabilidade do lodo de ETA, quantificando a produção de CO2 das diferentes amostras, durante 120 dias. As amostras, antes e após a biodegradação, foram avaliadas quanto ao seu potencial fitotóxico (sementes de Lactuca sativa e Eruca sativa), toxicidade aguda (Daphnia similis e Folsomia candida) e teste de reprodução (F. candida). Quanto ao resultado da patogenicidade, o lodo de ETA, antes do processo de biodegradação, apresentou ausência de E. coli e ovo de Ascaris ssp., e número muito baixo de colônias de coliformes totais. Dentre as características físico químicas, o lodo apresentou pH próximo da neutralidade e baixa concentração de metais, porém continha excesso de líquidos livres, o que tornou indispensável o processo de secagem. A utilização dos resíduos agroindustriais, otimizou a produção de CO2, no entanto não contribuiu para a biodegradação do lodo de ETA. No teste de fitotoxicidade, as amostras que continham lodo associado com o bagaço de cana-de-açúcar apresentaram toxicidade moderada a alta, havendo inibição de germinação e diminuição do crescimento da radícula e do hipocótilo. Resultados semelhantes foram observados para D. similis, indicando que o bagaço liberou compostos tóxicos hidrossolúveis. No entanto, após a biodegradação, nenhum efeito tóxico foi observado demonstrando que o processo de biotransformação empregado levou à detoxificação das amostras. No teste com F. candida, não houve letalidade significativa, porém as amostras que continham lodo na concentração de 10% interferiram negativamente na reprodução desses organismos. Assim, o lodo estudado apresenta características físico-químicas interessantes para utilização como condicionantes e fertilizantes de solos agrícolas, entretanto, pela toxicidade observada, é indispensável a realização de um processo de biodegradação/bioestimulação para promover a eliminação desse efeito e, desse modo, garantir a segurança ambiental, proporcionando um destino sustentável.
  • ItemDissertação de mestrado
    Caracterização e identificação taxonômica de fungos do gênero Cladosporium isolados de amostras marinhas e terrestres da Antártica
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-03-02) Simonetti, Flávio Lourenção; Sette, Lara Durães [UNESP]; Cabral, Lucélia; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    O reino Fungi apresenta uma ampla diversidade de organismos, encontrados em praticamente todos os ecossistemas conhecidos do planeta. De acordo com especialistas, o número de espécies conhecidas é apenas uma fração do número estipulado de espécies existentes. Os fungos desenvolvem adaptações para colonizarem e lidarem com as condições adversas dos ambientes considerados extremos, como o ambiente antártico. Algumas dessas adaptações possuem potencial para aplicação biotecnológica, incluindo enzimas que são adaptadas ao frio e substâncias bioativas, como a melanina, que protege esses organismos contra uma alta incidência de radiação UV. O presente estudo teve como objetivo avaliar o crescimento em diferentes temperaturas (5, 10, 15, 20, 25 e 30°C), salinidade (5, 10, 15, 20 e 25% NaCl), meios de cultura (MA2%, BDA, BDA1% e SNA) e sob radiação UV (UVB e UVC) de oito fungos do gênero Cladosporium (L.564; L.595; L.598; L.616; L.1345; L.1369; L.1800 e L.2541) isolados de amostras marinhas e terrestres do ambiente antártico, bem como a caracterização e a taxonômica molecular. Os isolados L.595, L.616 e L.1369 cresceram em uma ampla faixa de temperatura (de 5 a 30°C), podendo ser explorados quanto a produção de enzimas adaptadas ao frio. Esses mesmos isolados apresentaram uma boa tolerância a concentrações elevadas de NaCl (15%). Em adição, os isolados L.564, L.595 e L.1800 apresentaram uma alta resistência contra os dois tipos de radiação UV testados e são promissores quanto a produção de substâncias fotoprotetoras. Dentre todos os Cladosporium estudados, o isolado L.595 se destacou, apresentando um bom crescimento em todas as temperaturas testadas, todos os meios de cultura avaliados, uma boa tolerância quando exposto a elevadas concentrações salinas e uma maior resistência contra radiação UVB e UVC. Com base nos estudos de taxonomia molecular (sequenciamento do gene marcador act e análises filogenéticas deste gene concatenado com a região ITS) foi possível avaliar as relações entre os isolados antárticos e as espécies mais próximas. Os isolados L.595 e L.616 são filogeneticamente próximos e fisiologicamente semelhantes podendo pertencer à mesma espécie de Cladosporium. O mesmo ocorreu para os isolados L.564 e L.1800. Os isolados L.598 e L.1369 se mostraram filogeneticamente próximos, porém, divergiram quanto ao crescimento nos diferentes parâmetros testados. Por outro lado, os isolados L.1345 e L.2541 não se assemelharam com nenhum dos outros isolados antárticos, apresentando proximidade filogenética com espécies distintas de Cladosporium. Análises moleculares adicionais (usando o marcador tef1) são necessárias para a caracterização taxonômica mais acurada desses isolados. Os resultados desse estudo destacam os Cladosporium antárticos como novos recursos microbianos com potencial aplicação biotecnológica e abrem novas perspectivas no campo da microbiologia aplicada de fungos extremófilos.
  • ItemDissertação de mestrado
    Avaliação da resistência bacteriana a antibióticos nos principais rios de Itanhaém-SP
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-12-01) Souza, José Augusto de; Fernandes, Ana Júlia [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    As ocupações demográficas em áreas litorâneas que não contam com rede de coleta de esgotos domésticos, ou que possuem um baixo índice de coleta e tratamento, são preocupantes para o ambiente devido aos impactos exercidos sob a saúde da fauna e da população humana, principalmente em locais onde o turismo compõe a receita municipal, como o município de Itanhaém, que além de abrigar uma população crescente, pode quintuplicar seu número devido à quantidade de turistas durante os meses de temporada, e esse aumento tem como consequência, o aumento da descarga de efluentes domésticos na rede coletora e também o despejo de irregular desses efluentes. Essas descargas podem influenciar diretamente na qualidade da água dos rios, prejudicando a balneabilidade e trazendo riscos a população e a fauna. Além disso, um agravante para a contaminação é a resistência do patógeno a antimicrobianos que dificulta o tratamento das infecções podendo levar seu hospedeiro a óbito. Neste trabalho foi utilizado a densidade de bactérias bioindicadoras presentes nos corpos hídricos, como a Escherichia coli, para estimar a contaminação dos principais rios do município de Itanhaém utilizando padrões quali e quantitativos estabelecidos pela legislação e verificar a existência de cepas resistentes aos antimicrobianos. Para isso foram utilizados nove antibióticos, todos indicados para o tratamento de infecções por E. coli, sendo eles Fosfomicina, Amoxicilina, Amoxicilina + Ácido Clavulânico, Amicacina, Imipenem, Cefuroxima, Ciprofloxacina, Sulfazotrim e Tetraciclina. Destes, apenas a Fosfomicina e o Imipenem tiveram eficácia em 100% das amostras e em contrapartida, o Sulfazotrim e a Tetraciclina tiveram as maiores resistências com 76% e 73% respectivamente. Os dados obtidos indicaram que existe grande influência da sazonalidade nas densidades bacterianas nos rios estudados e que, o aumento do despejo de efluentes em corpos hídricos afeta os níveis de resistência das bactérias presentes neste ambiente aos antibióticos testados. Nenhum dos pontos analisados pôde ser considerado próprio para contato direto de acordo com os critérios de balneabilidade estabelecidos pela CONAMA.
  • ItemDissertação de mestrado
    Produção de pigmentos pelo fungo antártico Pseudogymnoascus sp. 6DC415-I: otimização, purificação e identificação
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-07-29) Silva, Isabela Fernanda da; Sass, Daiane Cristina [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    A demanda por pigmentos naturais vem crescendo devido a efeitos nocivos de alguns corantes sintéticos e a busca por formas mais sustentáveis de consumo. Nesse contexto, pigmentos fúngicos fornecem uma boa alternativa aos sintéticos. As comunidades microbianas antárticas são de grande importância para a produção de metabólitos secundários, tais como os pigmentos, pois são compostos importantes para a adaptação desses organismos ao ambiente extremo em que vivem. Além disso, devido ao seu isolamento, essas comunidades podem ser uma fonte rica de novos produtos naturais com estruturas químicas únicas. Este trabalho visou analisar a produção dos pigmentos vermelhos pelo fungo Pseudogymnoascus sp. 6DC415-I, isolado de sedimentos marinhos da Antártica, bem como otimizá-la, seguida da purificação e identificação dos pigmentos produzidos. Para tal, avaliou-se a produção dos pigmentos vermelhos nas temperaturas de 15 e 25 ºC e nos pHs 3, 5, 7 e 9 em meio líquido Malte 2% por 20 dias de incubação a 150 rpm. Nas condições de 15 ºC e pH 5 se obteve a maior produção dos pigmentos, avaliada na leitura de absorbância em 500 nm, sendo que a 25 ºC não se detectou produção de pigmentos vermelhos. O fungo foi cultivado em meio Malte Ágar 1% e os pigmentos produzidos no meio de cultura foram extraídos com acetona. O extrato bruto foi submetido a cromatografia de camada reversa C18 para sua purificação, na qual obteve-se três frações vermelhas eluídas em Metanol 90 %. As frações foram submetidas às análises de RMN de 1H e FT-IR e obteve-se a confirmação da purificação de duas delas como compostos muito similares. Os espectros dessas frações indicaram tratarem-se de compostos da classe das melaninas, da categoria das feomelaninas. A atividade antibacteriana do extrato bruto e das frações obtidas foi testada contra as bactérias Xanthomonas citri, X. passiflorae, Escherichia coli, Streptococcus aureus e Bacillus subtilis, através do método de microdiluição em poços e leitura da D.O600, não sendo observada nenhuma inibição de crescimento superior a 50%. Também avaliou-se a atividade antioxidante das mesmas amostras, por meio do método de captura de DPPH, com resultado de IC50 a 1000 µg/mL para a fração 1 e 1143 µg/mL para a fração 2. Apesar do gênero Pseudogymnoascus sp. ser bastante comum ao ambiente antártico, até o momento, não há muitos estudos referentes à sua produção de pigmentos, principalmente de feomelanina. O pigmento vermelho extracelular e solúvel em água produzido pelo Pseudogymnoascus sp. 6DC415-I pode então representar um potencial para aplicações biotecnológicas.
  • ItemDissertação de mestrado
    Produção e caracterização de ramnolipídios a partir de substratos alternativos
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-06-14) Yoshimura, Ingrid; Contiero, Jonas [UNESP]; Lovaglio, Roberta Barros [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    Biossurfactantes são substâncias sintetizadas por microrganismos e que possuem a capacidade de reduzir a tensão superficial e interfacial. Os ramnolipídios (RLs) são biossurfactantes da classe dos glicolipídios, que apresentam atividade de superfície elevada e maior rendimento de produção. Eles atuam em diferentes setores da indústria, mas não são amplamente utilizados devido ao seu alto custo de obtenção. Ramnolipídios produzidos por Pseudomonas aeruginosa são constituídos por uma mistura de espécies homólogas, onde os mono-ramnolipídios e os di-ramnolipídios são predominantes. A razão entre esses homólogos resulta em diferentes propriedades e aplicabilidades para o composto, fato que pode ser influenciado pelas fontes de carbono utilizadas. Para aprofundar os estudos nesse âmbito, é interessante levar em consideração a contribuição individual de cada homólogo nas propriedades finais do ramnolipídio. Entretanto, tais análises são dependentes do desenvolvimento de metodologias de separação desses compostos. Dessa maneira, nessa pesquisa procurou-se estudar a produção de ramnolipídios a partir de dois substratos alternativos, o óleo da semente da goiaba e o d-limoneno, subprodutos provenientes da frutorrefinaria. Os objetivos foram obter maior rendimento desse metabólito, otimizar a produção através de planejamento experimental, caracterizar o RL produzido e desenvolver metodologias de separação das principais espécies homólogas. Os experimentos foram conduzidos em laboratório a partir de fermentações em frascos utilizando P. aeruginosa LBI 2A1. A caracterização do tensoativo ocorreu através de espectrometria de massas, testes de turbidez e tensão superficial e avaliação da atividade de emulsificação. A separação dos homólogos foi realizada através de cromatografia em coluna e complexos de inclusão. As fermentações realizadas com d-limoneno demonstraram baixa viabilidade para crescimento insipiente do microrganismo e baixa produção do metabólito. O óleo de semente de goiaba mostrou-se como uma fonte de carbono mais favorável para o crescimento microbiano e produção do biossurfactante, e por isso foi utilizado para realização de um delineamento central composto rotacional. As variáveis independentes foram: concentração da fonte de carbono e de nitrogênio. O delineamento mostrou que as variáveis nas formas quadráticas influenciaram na resposta, assim como a interação entre as mesmas (p<0,05). A variável mais significativa foi concentração de N. A análise de superfície de resposta indicou que as concentrações ótimas de C e N foram de 100 e 10 g/L, respectivamente e levaram à produção de 39,97 g/L de ramnolipídios, com predominância de mono-RL. A composição de espécies homólogas variou em relação à fonte de carbono utilizada e uma espécie homóloga de RL, de m/z 555 (ainda não descrita na literatura) foi encontrada com a fonte óleo de semente de goiaba. Em relação aos testes de atividadede superfície, a concentração micelar crítica do RL diminuiu em soluções ácidas; a adição do propilenoglicol favoreceu a formação de agregados e o índice de emulsificação do RL foi favorecido por meios mais alcalinos. Por fim, na separação das espécies homólogas, os complexos de inclusão com a ciclodextrina mostram-se como uma metodologia potencial, mas ainda demonstraram a necessidade de um número maior de experimentos para sua confirmação. E, a separação em coluna cromatográfica possibilitou a eluição de mono-ramnolipídios com 99% de pureza.
  • ItemDissertação de mestrado
    Disintegration evaluation of bioplastic elaborated with polysaccharides from plant biomass
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-03-10) Abe, Mateus Manabu [UNESP]; Brienzo, Michel [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    Since 1950, the growing demand for plastic resins has increased the production of this material. This increase is due to the different applications of these materials, with advantages due to low cost, mechanical properties, water vapor barrier, chemical inertness and reduced or lack of biodegradation. Even with all the clear advantages of using synthetic plastics, the accumulation of this material represents a wide variety of problems such as outbreaks of disease proliferation, animal strangulation, damage to the fishing economy, causes of liver protein anomalies, the modifier of the physical-chemical biological soil profile, in addition to many other social and environmental impacts. Therefore, the development of biomaterials such as bioplastics from renewable and/or biodegradable sources is important to mitigate the environmental problems of plastics, at least in a few areas of the use of synthetic plastics. In this context, this study aimed to evaluate the addition of xylan in starch bioplastic’s to verify biodegradation and possible ecotoxic effects. The bioplastics were prepared with 10, 15, and 25% (w/w) of xylan, in 5% (w/v) total polysaccharides including starch, dried at 30 °C. The bioplastic resulted in a continuous and homogeneous plastic matrix without cracks. The bioplastic was buried to evaluate the biodegradation showing disintegration after 13 days. The time period for composting and disintegration in the soil was short compared to plastics from petroleum. In general, the bioplastic did not negatively influence the germination and tissue development of seeds of Cucumis sativus, with 100% of seed germination. A positive influence was observed on the root and hypocotyl growth but with a temporary inhibition of C. sativus tissue exposed to 10-days biodegradation soil washing. The optical and photoprotective properties and the solubility in food simulants (waxy and acidic foods) of bioplastics were also analyzed. Also, employing Thermogravimetric Analysis, Dynamic Mechanical Analysis, Differential Scanning Calorimetry Analysis, Scanning Electron Microscopy, the thermal resistance, mechanical resistance, crystallinity, and morphology of bioplastics were performed, respectively. The highest tensile strength was with the composition 15/25% (w/w) of xylan/starch (2.99 MPa). All bioplastic compositions resulted in homogeneous and bubble-free materials, and there was no difference in transparency at 600 nm (except for the bioplastic with alpha-cellulose and hemicellulose), however, between 200- 400 nm of the wavelength of light, the bioplastics with higher concentrations of xylan reduced transmittance, probably due to the presence of lignin. The bioplastic with 25% xylan showed a small photoprotective capacity against the yeast Saccharomyces cerevisiae when exposed to UVC light. Solubility increases in acid simulants with plastics with higher xylan concentration (25% w/w), however, in fatty food simulants, the solubility of bioplastic with 25% (w/w) xylan was negligible. In general, the addition of xylan, alpha-cellulose, and holocellulose reduced the thermal resistance in relation to the pure starch-based bioplastic, as well as reduced crystallinity with higher concentrations of xylan, except for the addition of alpha-cellulose and holocellulose.
  • ItemDissertação de mestrado
    Pseudogymnoascus da Antártica: taxonomia e prospecção de enzimas queratinolíticas
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-03-04) Turunday, Morgana Ferreira; Sette, Lara Durães [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    A Antártica é considerada o continente dos extremos devido as suas condições climáticas. No entanto alguns micro-organismos desenvolveram adaptações que os permitem colonizar este habitat, como é o caso dos fungos dos gêneros Geomyces e Pseudogymnoascus. Representantes desses gêneros são capazes de secretar uma grande variedade de enzimas, incluindo as queratinases que são proteases capazes de degradar a queratina. No presente trabalho foram examinados 86 fungos filamentosos do acervo de pesquisa da Central de Recursos Microbianos da UNESP (CRM-UNESP) obtidos a partir de diferentes amostras coletadas na Baía do Almirantado, Ilha Rei George (Antártica) e previamente identificados como pertencentes a esses dois gêneros, com o objetivo de autenticar a caracterização taxonômica dos mesmos e investigar a capacidade de produção de enzimas queratinolíticas. Os fungos foram submetidos à checagem de purificação através de culturas monospóricas, análises macromorfológicas baseadas na observação da área da placa de Petri e análises filogenéticas, as quais foram realizadas com o marcador ITS e MCM7 através de Inferência Bayesiana no software MrBayes v. 3.1.1. Um representante de cada um dos 9 morfotipos foi submetido as análises enzimáticas. Para a análise enzimática qualitativa os isolados foram cultivados por 15 dias a 15 ºC em placas de Petri contendo meio mínimo sólido com adição de penas de frango como fonte de nutrientes. Todos os isolados apresentaram crescimento em meio sólido com penas de frango e foram submetidos a quantificação da atividade enzimática. Para tanto, os fungos foram cultivados em meio caldo de pena por 7 dias a 15°C e 120 rpm. Os 9 isolados apresentaram atividade de queratinase com destaque para o fungo LAMAI 539 e LAMAI 1777 que produziram 4,11 U ml-1 e 2,8 U ml-1 da enzima, respectivamente. As análises filogenéticas revelaram que todos os isolados são pertencentes ao gênero Pseudogymnoascus, sendo possível chegar no nível de espécie (Pseudogymnoascus sinensis, P. roseus e P. verrucosus) com um valor de probabilidade significativo para 27 dos 52 isolados analisados. Os dados de filogenia demostraram que os morfotipos não necessariamente agruparam em clados diferentes. Em relação a distribuição do gênero, os resultados revelaram que estes são capazes de colonizar substratos distintos além de regiões geográficas diferentes e distantes. Além disso, diferentes espécies podem ser encontradas em um mesmo substrato de um mesmo local.
  • ItemDissertação de mestrado
    Fungos basidiomicetos de solos de recuo da geleira Collins (Antártica): caracterização taxonômica e aplicação ambiental
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-03-07) Farias, Gabriele Santana de [UNESP]; Sette, Lara Durães [UNESP]; Giovanella, Patricia [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    O continente antártico possui condições ambientais extremas, as quais promovem uma pressão seletiva e resulta no desenvolvimento de adaptações para que os microorganismos possam sobreviver. Devido a mudanças climáticas, as geleiras da Antártica estão sofrendo um processo de retração, propiciando um novo hábitat para microorganismos no solo recém-exposto. Fungos basidiomicetos provenientes de solos de recuo da geleira Collins, coletados na OPERANTAR XXXIII (2015), foram utilizados no presente estudo, com o objetivo de avançar na identificação taxonômica e verificar a capacidade de descoloração, destoxificação e adsorção do corante azo Vermelho Congo, bem como a capacidade de se desenvolver na presença do óleo diesel. Os isolados foram identificados como Pholiota cf. baeosperma (320 e 344), Schizophyllum sp. (58) e Aleurodiscus sp. (177). Os melhores resultados para descoloração, nas concentrações de 50 e 100 mg/L de corante, foram apresentados pelos fungos Pholiota cf. baeosperma 320 e Schizophyllum sp. 58 após sete dias de cultivo a 25 °C. Todos os fungos apresentaram atividade enzimática para lacase, sendo a maior atividade (8,8 U/L) obtida para o fungo Pholiota cf. baeosperma 320 na concentração de 100 mg/L do corante. Na cinética de descoloração, Pholiota cf. baeosperma 320 e 344 apresentaram uma média de 70% de descoloração desde o primeiro dia do experimento, enquanto Schizophyllum 58 alcançou um máximo de descoloração (acima de 90%) no sétimo dia do experimento e Aleurodiscus sp. 177 apresentou uma diminuição de 10 % na descoloração no sétimo dia do experimento. Quanto à fitotoxicidade, os fungos Aleurodiscus sp. 177 e Pholiota cf. baeosperma 320 e 344 diminuíram em 100 % a toxicidade na concentração de 50 mg/L e, ao aumentar a concentração para 100 mg/L, a toxicidade após o tratamento foi maior, o que indica que compostos tóxicos podem ter sido gerados na quebra da molécula do corante Vermelho Congo. Para o fungo Schizophyllum sp. 58, a toxicidade diminuiu nas duas concentrações testadas. O fungo Aleurodiscus sp. 177 foi o que apresentou o maior resultado de adsorção (96 %), melhorando o desempenho em relação ao ensaio com o micélio ativo, onde a descoloração foi de 55 %. O fungo Schizophyllum sp. 58 não apresentou diferença entre os ensaios de adsorção e descoloração. Para os fungos Pholiota cf. baeosperma 320 e 344 a adsorção pelo micélio inativo foi menor do que no ensaio com os fungos ativos. Os dados relacionados com a detecção de metabólitos de degradação do Vermelho Congo (análises de GC-MS) indicam que a descoloração do corante pelo fungo Pholiota cf. baeosperma 344 ocorreu principalmente por mecanismos enzimáticos, enquanto que para o fungo Schizophyllum sp. 58 o principal mecanismo foi a adsorção. Alguns metabólitos detectados como éster de ácido ftálico, ácido oxálico e benzeno são fitotóxicos. O fungo Schizophyllum sp. 58 foi o único que apresentou crescimento micelial em meio de cultura contendo apenas o óleo diesel como fonte de carbono. Os resultados obtidos no presente estudo indicam que os fungos basidiomicetos de origem Antártica podem ser uma nova alternativa para a biorremediação de compostos xenobióticos poluentes ambientais.
  • ItemDissertação de mestrado
    Avaliação do potencial biotecnológico de metabólitos de fungos da rizosfera da laranja no combate ao cancro cítrico
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-12-08) Oliveira, Charles Muller Freire; Sass, Daiane Cristina [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    O cancro cítrico é uma doença causada pela bactéria Xanthomonas citri subsp. citri que ataca espécies de citrus de importância comercial. Para atenuar perdas, a atual forma de controle da doença envolve pulverização de compostos contendo metais pesados como cobre em sua composição. Tais medidas têm causado grande impacto ambiental devido ao acúmulo destes no solo e por toda a cadeia trófica. Por este motivo, a procura de metabólitos produzidos por micro-organismos tem se tornado crescente nos últimos anos. O objetivo deste trabalho é obter metabólitos obtidos de fungos e/ou extratos fúngicos com potencial atividade contra X. citri subsp. citri. Neste trabalho 16 extratos brutos provenientes do cultivo de fungos isolados da rizosfera da laranja Citrus sinensis foram submetidos a ensaios para avaliação do seu potencial inibitório contra Xanthomonas citri subsp. citri. Os metabolitos foram produzidos em malte 2% em uma temperatura média de 28⁰C à 120rpm por 20 dias. A fase líquida foi extraída usando acetato de etila. Os extratos foram concentrados e dissolvidos em Dimetilsulfóxido (DMSO). O inóculo bacteriano foi preparado utilizando meio NYG à 29⁰C em 200rpm overnight. O bioensaio antibacteriano foi realizado utilizando o ensaio de micro diluição seriada em microplaca de 96 poços, utilizando como indicador resazurina (REMA). A avaliação da atividade inibitória quantitativamente foi realizada utilizando espectrômetro de fluorescência, permitindo verificar a quantidade de células mortas. Dentre os extratos testados 4 apresentaram concentrações inibitórias satisfatória acima de 80%, sendo eles o LMA 1957, LMA 1923, LMA 1844 e LMA 1840. O extrato LMA 1957 apresentou concentrações inibitórias elevadas mesmo nas menores concentrações testadas e, portanto, foi a linhagem escolhida para os testes em planta e purificação onde, após reavaliação de sua atividade inibitória apresentou inibição em concentrações ainda mais baixas acima de 90% na concentração de 0,88µg/mL. Mesmo após o teste em planta em condições diferentes das encontradas no laboratório com análises in vitro e a purificação do extrato os resultados foram considerados satisfatórios. Sendo, no entanto, necessário realizar a identificação destes compostos e análise de toxicidade até a obtenção do resultado final.
  • ItemDissertação de mestrado
    Destoxificação e descoloração de corante têxtil índigo carmine usando consórcios de micro-organismos de origem Antártica
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-12-14) Yoshinaga, Thaís Tiemi; Sette, Lara Durães [UNESP]; Giovanella, Patricia; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    O ambiente marinho antártico é conhecido por suas condições extremas, sendo a permanência e adaptação de micro-organismos a esse nicho ecológico um processo que resulta em metabolismos diferenciados. Estes, envolvem a produção de enzimas adaptadas a condições salinas e com atividades em temperaturas baixas, as quais podem ser aplicadas em processos ambientais e industriais. A biorremediação é uma destas áreas, sendo os micro-organismos e suas enzimas utilizadas para a degradação de poluentes ambientais como corantes têxteis, petróleo e derivados, entre outros. Nesse contexto, os objetivos deste trabalho foram caracterizar e avaliar fungos filamentosos (n = 20) isolados de sedimentos marinhos antárticos (coletados durante a OPERANTAR XXXVII) quanto a habilidade de destoxificar e descolorir o corante têxtil índigo carmine. Os 20 fungos foram taxonomicamente identificados por meio de análises morfológicas e moleculares e tiveram as temperaturas ótimas de crescimento avaliadas. Foram realizados ensaios individuais para descoloração e destoxificação do índigo carmine. Em adição, os fungos foram cultivados em consórcios e avaliados quanto a descoloração, fitotoxicidade e produção de enzimas ligninolíticas. Um dos consórcios foi selecionado e fungos basidiomicetos de origem marinha da costa brasileira (Peniophora sp. CBMAI 1063) e de origem terrestre da Antártica (Pholiota sp. CRM 2306) foram adicionados ao mesmo visando avaliação da descoloração, fitotoxicidade, biomassa e de metabólitos do processo degradativo. Doze isolados foram identificados no nível de gênero, para oito isolados não foi possível definir gênero, sendo inferidos dois possíveis gêneros. Dois fungos (J2B e J2C) apresentaram temperatura ótima a 15 °C, oito (J2F, D2B, D8A, D8B, J2D, J8A, D2A e D2D) a 20 °C, quatro (J2E1, J2E2, J8B1 e J8B2) a 25 °C e cinco (D2C, D2P, D8C1, D8C2 e J2A) a 30 °C. Para o isolado J2D não foi possível definir a temperatura ótima de crescimento, visto que houve crescimento em toda da área disponível em todas as temperaturas avaliadas. Os melhores resultados de descoloração foram obtidos com os isolados J2A (82%), D2C (76%), D2P (60%) e J2C (37%). Os melhores resultados de destoxificação foram obtidos com os isolados J2F (74%), J8A (49%) e D8C2 (33%). Esses fungos foram identificados como Penicillium cf. oxalicum (J2A, D2C e D2P), Leuconeurospora sp. (J2C), Geomyces/Pseudogymnoascus sp. (J2F e J8A), Aspergillus cf. sydowii (D8C2). Os isolados J2C, J2F e D8C2 foram utilizados como base para compor os consórcios, que foram diferenciados pelo Penicillium cf. oxalicum de cada consórcio J2A (consórcio 1 – C1), D2C (consórcio 2 – C2) e D2P (consórcio 3 – C3). Os consórcios C1, C2 e C3 apresentaram 48%, 63% e 57% de descoloração, respectivamente e exibiram 100% de toxicidade, não havendo detecção das enzimas ligninolíticas avaliadas. O C2 foi selecionado para estudos com os basidiomicetos, o C2 + Peniophora sp. (C2 PEN) apresentou descoloração de 40%, enquanto para o C2 + Pholiota sp. (C2 PHO) a descoloração foi de 50%. A fitotoxicidade do bioensaio conduzido com o C2 PEN foi mais baixa do que a do controle, indicando potencial de destoxificação. Uma maior biomassa fúngica foi produzida na presença do corante em comparação ao experimento controle (sem adição de corante) para todos os tratamentos. Os metabólitos de degradação observados em todos os tratamentos foram identificados como hidrocarbonetos, ácidos graxos simples e compostos nitrogenados pertencentes ao grupo de aminas graxas, os quais não estão relacionados diretamente com a degradação do corante índigo carmine. O presente trabalho evidencia a diversidade de fungos marinhos antárticos, bem como o potencial destes micro-organismos extremófilos, seja de forma individual ou em consórcio, para degradar e adsorver o corante índigo carmine. Os resultados estimulam a condução de novos estudos para elucidação dos mecanismos de degradação do corante têxtil por estes isolados.
  • ItemDissertação de mestrado
    Diversidade de fungos associados a Eucalyptus tereticornis e Bambusa vulgaris da Floresta Estadual Edmundo Navarro de Andrade, Rio Claro, SP
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-09-21) Andrade, Caroline Jonas de; Angelis, Derlene Attili de [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    Os fungos em geral apresentam características ecológicas muito diversas, permitindo-lhes adaptação a uma ampla gama de condições ambientais, inclusive adversas. Espécies dematiáceas (melanizadas) estão associadas a uma grande amplitude de nichos naturais e artificiais, como saunas, máquinas de lavar louça, oficinas mecânicas, rochas, monumentos, geleiras, vegetais, animais endotérmicos e ectotérmicos. Plantas como eucalipto e bambu foram relatadas como potenciais fontes de fungos dematiáceos, dentre outros, curiosamente revelando a presença de espécies oportunistas. A Floresta Estadual “Edmundo Navarro de Andrade”, localizada em Rio Claro, SP, foi o berço da introdução do Eucalyptus no Brasil e ainda hoje abriga várias espécies de importância econômica. Objetivando contribuir para o conhecimento da diversidade fúngica associada a Eucalyptus tereticornis e Bambusa vulgaris, com ênfase em um grupo de fungos melanizados, métodos independentes (metataxonomia) e dependentes de cultivo (isolamento seletivo) foram utilizados. Solo rizosférico e córtex vegetal foram estudados, em um total de 12 amostras. A metataxonomia revelou 3104 Unidades Operacionais Taxonômicas (OTUs) de ITS e classificou 354 gêneros, 196 famílias e 8 filos pertencentes ao Reino Fungi. Também classificou 15 espécies, 12 gêneros e 3 famílias pertencentes à ordem Chaetothyriales. Observou-se que muitos apresentam importância clínica e biotecnológica. O isolamento seletivo resultou em 69 culturas de fungos dematiáceos, as quais foram preservadas no acervo de microrganismos do Laboratório de Microbiologia Ambiental/Táxon, CEA-Unesp Rio Claro. Dentre os isolados, 22 foram sequenciados e identificados molecularmente, evidenciando a ocorrência dos táxons Cladosporium spp., Cyphellophora musae, Exophiala spp. e Exophiala pisciphila. Das amostras analisadas, o solo rizosférico demonstrou maior diversidade e riqueza de fungos, em especial a região do talhão de eucalipto 29, área sul da floresta. Esse estudo mostrou ainda que o local de estudos constitui um importante reduto do patrimônio genético nacional e, em especial, Eucalyptus e Bambusa abrigam comunidades fúngicas com grande potencial de aplicação na área médica e para bioeconomia.
  • ItemDissertação de mestrado
    Contribuição da xilana para as propriedades físico-químicas e de biodegradação em bioplásticos à base de amido.
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-07-22) Macedo, João Victor Carpinelli; Brienzo, Michel [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    Plastic has served society very well for decades, being able to present itself as a light and moldable material, mechanically and thermally resistant, inert to chemical products, electrical insulator, in addition to having interesting optical characteristics such as its transparency. Such characteristics, associated with the low price of its raw material, a residue from the processing of petroleum until then little used, made it crucial for the industry and the market, which consolidated its presence in society in different countries. However, as it is a resistant material, remaining for centuries without fully decomposing, and for having a large production in order to meet the needs of a consumer society, it began to accumulate in the environment over the years since its creation. Its abundance in the environment causes damage to life in different biomes, especially marine environments, in addition to having residues that can be toxic and reach humans through the food chain. A possible solution is biodegradable materials that use renewable raw materials such as proteins, lipids, and polysaccharides, the so-called bioplastics. In this context, the present study aimed to produce bioplastics based on starch with different proportions of xylan extracted from sugarcane bagasse and glycerol as a plasticizer. For this, their physicochemical properties (solubility, hydrophilicity, moisture, water barrier, opacity, crystallinity, and mechanical resistance) were evaluated. The biodegradation of the bioplastic was determined by buried and CO2 released. As a result, it was observed that the increase in the proportion of xylan made the bioplastics more soluble in water, susceptible to enzymatic attack by microorganisms, and opaque. Through of the contact angle test, the bioplastic with starch and plasticizer showed lower affinity to water compared to the one including xylan, which among them the proportion of 25 % (w/w of the polysaccharides) was the least hydrophilic. Bioplastic with 5 % (w/w of polysaccharides) xylan showed better crystallinity followed by starch. As for its mechanical strength, the bioplastic with 10 % xylan (w/w of polysaccharides) owned the highest tensile stress (2.56 MPa), but the presence of xylan considerably reduced its elongation at break (ranging from 16 to 37 %) in relation to the starch bioplastic (208.8 %). In general, after 30 days of burial, the bioplastics had practically no fragments visible to the naked eye, and the rate of CO2 production together with the increase in cell count after the biodegradation period demonstrate that there was an effective catabolic action of the microorganisms in the bioplastics. Thus, the 5 % xylan bioplastic showed the best physicochemical results when obtaining a biodegradable material.
  • ItemDissertação de mestrado
    Fracionamento do bagaço de cana-de-açúcar em xilana, lignina e açúcar fermentável via processo organosolv em meio alcalino
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-10-27) Cardoso, Filipi de Oliveira [UNESP]; Brienzo, Michel [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    A partir da biomassa lignocelulósica podem ser obtidos produtos de valor agregado, que podem ser empregados no setor industrial e de biocombustíveis. Sua composição majoritária se dá por celulose, hemicelulose e lignina. Entretanto, essa biomassa necessita de uma etapa de pré-tratamento para que ocorra o fracionamento dos seus componentes. Para realizar esse fracionamento e promover a recuperação desses componentes a estratégia definida foi o pré-tratamento com solvente orgânico e um reagente alcalino, caracterizando o processo organosolv. O objetivo foi promover a separação da xilana, além de obter lignina, a qual é o principal produto do processo organosolv e açúcares fermentáveis. Os pré-tratamentos foram realizados em meio alcalino seguindo um planejamento experimental (hidróxido de sódio de 3 % a 8 % massa de base por massa de material, de 120 ºC a 180 °C, solvente de 30 % a 70 %, e de 25 a 65 min de reação). A separação da xilana e lignina foi efetuada através de mudanças no processo tradicional: após o tratamento térmico a xilana foi precipitada através da adição de 100 mL de etanol e a lignina foi posteriormente precipitada com a acidificação do meio. O ensaio que apresentou o melhor resultado para precipitação da xilana foi exposto a 180 ºC, 65 min, 30 % de solvente e 8 % de hidróxido de sódio. Esta condição resultou em uma recuperação de 88 % de xilana. O ensaio que apresentou o melhor resultado para precipitação da lignina (97 %) teve como parâmetros as seguintes condições: 150 ºC, 45 min, 50 % solvente e 5,5 % de hidróxido de sódio. Nesta condição foi obtido 73 % de xilana, o que foi indicado como mais adequado para recuperação em conjunto de xilana e lignina. Para a recuperação de açúcares fermentáveis a melhor recuperação ocorreu nas seguintes condições: 120 ºC, 65 min, 3% de hidróxido de sódio e 30% de solvente. A concentração de hidróxido de sódio foi a variável de maior influência na recuperação dos três componentes, o etanol se mostrou um parâmetro relevante na seletividade dos componentes, uma vez que quanto maior a quantidade de etanol, maior a recuperação da lignina, entretanto concentrações de etanol elevadas prejudica a recuperação de hemicelulose. Uma condição que se mostrou ideal para a recuperação dos três componentes foram as do ponto central: 150 ºC, 45 min, 50% de solvente e 5,5 % de hidróxido de sódio. Nessas condições a recuperação da lignina 97 %, da xilana 73 % e de açúcares fermentáveis 87 %.
  • ItemDissertação de mestrado
    Investigação do envolvimento de ZapA e ZapB de Xanthomonas citri subsp. citri na divisão celular e segregação cromossômica
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-05-31) Hypolito, Giovane Böerner; Ferreira, Henrique [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    A bactéria Xanthomonas citri subsp citri (X. citri) é um fitopatógeno que ataca todas as variedades comerciais de citros, causando impacto significativo para a produção mundial de laranjas. A doença causada por esta bactéria é conhecida como cancro cítrico, que produz lesões corticosas salientes nos frutos, diminuindo a produtividade e qualidade dos mesmos. Até o presente, não há cura para a cancro cítrico, sendo o manejo da doença uma das formas de controle utilizada para se evitar grandes perdas econômicas. Alternativamente, o estudo da biologia do patógeno possibilita o desenvolvimento de estratégias de controle utilizando compostos antibacterianos capazes de inibir alvos/processos vitais tais como a divisão celular. A maquinaria responsável pela divisão bacteriana é formada principalmente pela proteína FtsZ, uma tubulina ancestral que forma o anel-Z no centro das células em divisão. O anel-Z recruta diversas proteínas que atuarão no processo de divisão, bem como outras com função acessória na modulação de sua montagem. Caracterizar a função destas proteínas constitui uma forma de ampliar nossos alvos para o desenvolvimento de novos compostos inibidores de divisão celular, forma esta que constitui uma alternativa de controle do cancro cítrico. Neste trabalho, caracterizamos duas proteínas acessórias, ZapA e ZapB, codificadas por este patógeno. Investigamos suas funções avaliando o fenótipo de mutante de X. citri com deleção de zapB (XAC_RS17260) e zapA (XAC_RS17265). Nossos resultados mostraram que a deleção do gene zapB provocou a formação de cadeias e aumento do comprimento das células, o que indica que este gene participa na divisão em X. citri. Além disso, a deleção do gene zapA não provocou alterações no fenótipo celular. Tanto a ausência de ZapA quanto de ZapB não alteraram a viabilidade celular, indicando que essas proteínas não são essenciais para a sobrevivência de X. citri. A expressão da fusão GFP-ZapB nas células de ΔzapA mostraram que o recrutamento da proteína ZapB para o septo de divisão em X. citri é dependente de ZapA. Em relação a virulência, a ausência dessas proteínas não prejudicou a capacidade de infecção de plantas hospedeiras. Esse trabalho mostrou que as proteínas ZapA e ZapB em X. citri participam dos processos de divisão celular e fornecem subsídios para um melhor entendimento deste processo neste fitopatógeno.
  • ItemDissertação de mestrado
    Processo integrado para produção de xilana, briquetes e açúcares fermentáveis
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-03-04) Ndumbo, Manuel; Brienzo, Michel [UNESP]; De Conti, Andrea Cressoni [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    A biomassa lignocelulósica constitui um enorme potencial na geração de energia e moléculas de valor agregado, além de direcionar seu uso e reduzir a disposição inadequada. Um processo integrado pode colaborar para um melhor aproveitamento deste material. O processo de extração de xilana tem como subprodutos a celulose e a lignina, a celulose é obtida no material pré-tratado (insolúvel), e uma hidrólise enzimática pode gerar açúcar fermentável (glicose). Através do processo de briquetagem é possível produzir um combustível com homogeneidade, maior densidade em resistência, de fácil manuseio e transporte. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi extrair xilana, e recuperar a lignina que é subproduto neste processo, e avaliar o uso do material pré-tratado na produção de glicose via hidrólise enzimática. Este projeto também avaliouas fraçõesanatômicas da cana-de-açúcar (bagaço, colmo, fração externa e bagaço com adição da lignina) na formação briquetes.Foram produzidos briquetes com aquecimento de 120°c e briquetes sem aquecimento. A extração da xilana e lignina apresentaram rendimento de 62,71% e 33,62%, respectivamente. O rendimento da hidrólise enzimática do material pré-tratado resultou em 71,10% de glicose. O colmo livre de epiderme e a fração externa apresentaram melhores resultados no que se refere aos teores de cinzas, voláteis e do carbono fixo. Para a expansão volumétrica os briquetes confeccionados com bagaço e bagaço com adição de lignina apresentam menor variação volumétrica e quanto à durabilidade observou-se que os briquetes formados de fração externa sem aquecimento mostraram durabilidade de 98%, para briquetes confeccionados com aquecimento a durabilidade de todos foi acima de 97%. Conclui-se que os resíduos do bagaço de cana-de-açúcar e a fração externa podem ser utilizados como matéria-prima para produção de briquetes, por apresentarem o baixo teor de cinzas e altos teores de voláteis e carbono fixa e também boa densidade energética entre todos os materiais analisados.
  • ItemDissertação de mestrado
    Extração de xilana do bagaço de cana-de-açúcar microbiologicamente pré-tratado
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-02-20) Felipuci, Jefferson Poles [UNESP]; Brienzo, Michel [UNESP]; Attili-Angelis, Derlene [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    O bagaço de cana-de-açúcar é um subproduto proveniente da moagem do colmo para extração de caldo de sacarose. Suas principais aplicações são na área energética, mas pode ser reaproveitado na geração de produtos de maior valor agregado. Para isto, a separação de suas macromoléculas é um passo fundamental no processo, visto que os métodos empregados industrialmente utilizam grandes cargas de reagentes químicos ou demandam muita energia. Micro-organismos são uma alternativa a estes métodos, suas capacidades naturais de degradação são uma opção para reduzir o custo destes processos e diminuir a quantidade de reagentes químicos. A combinação do pré-tratamento biológico com o químico é uma alternativa para aumentar o rendimento na extração dos componentes da biomassa e reduzir custos. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo aplicar o tratamento microbiológico previamente ao tratamento químico na decomposição do bagaço de cana-de-açúcar, a fim de avaliar o grau de deslignificação do material e, com isso, verificar este efeito no processo de extração de xilana utilizando menor carga de reagente químico, bem como avaliar a digestibilidade enzimática do material pré-tratado. Os fungos Coniophora puteana, Gloeophyllum trabeum, Aspergillus fumigatus e Pleurotus ostreatus foram cultivados até cinco meses em sacos de polipropileno contendo 250 g de bagaço de cana-de-açúcar a 75 % de umidade. O material parcialmente deslignificado foi submetido à caracterização química e à extração de xilana com peróxido de hidrogênio (3 %). Após o tratamento microbiológico foi feita a hidrólise enzimática do material para verificar a conversão de celulose em glicose. A caracterização química apontou aumento percentual no teor de lignina nos materiais para todas as amostras, ao mesmo tempo que diminuiu a porcentagem de celulose e hemicelulose. Apenas o experimento referente à A. fumigatus não atingiu resultado superior a extração de xilana do bagaço in natura, com porcentagem média de extração igual a 30,31 %. Por outro lado, a porcentagem de extração referente à G. trabeum e C. puteana foram superiores a extração de xilana do bagaço in natura, chegando a 99,74 %. Os resultados referentes à conversão da celulose em glicose mostraram que o melhor período de tratamento foi de um mês, com 65 % conversão. O trabalho constatou que, embora os micro-organismos tenham consumido parte da xilana do material, houve modificação na estrutura lignocelulósica, facilitando a extração da xilana residual e melhorou a digestibilidade enzimática da celulose
  • ItemDissertação de mestrado
    Extração de hemicelulose e açúcares fermentáveis do bagaço, colmo e folha do sorgo sacarino
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-10-05) Martins, Rodrigo Pagano; Brienzo, Michel [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    O sorgo sacarino é uma alternativa viável para a produção de etanol devido a sua grande produção de caldo e bagaço. O bagaço pode ser queimado para a produção de vapor e energia elétrica, porém, estudos mostram que existem aplicações mais importantes para essa biomassa e outras frações da planta. A estrutura lignocelulósica da biomassa pode ser desestruturada para disponibilizar seus principais componentes - celulose, hemicelulose e lignina. Esses componentes também podem ser hidrolisados até suas unidades formadoras. O presente estudo usou o bagaço, o colmo e a folha de sorgo sacarino e procurou determinar a influência de diferentes pré-tratamentos na extração de hemicelulose na forma de polissacarídeo (xilana) e monossacarídeo (xilose). A extração da xilana foi realizada utilizando-se métodos alcalinos com H2O2 6 % e 10 %, NaOH 10 % e KOH 10 %. Para extração de xilose foi utilizado um pré-tratamento com H2SO4 1%. Os materiais pré-tratados foram submetidos à hidrólise enzimática para determinação do rendimento de conversão de celulose em glicose. O bagaço, colmo e folha in natura apresentaram proporção de celulose de 43,58 %, 42,23 % e 35,09 %. A proporção de hemicelulose foi de 24,51 %, 22,14 % e 20,51 %, e a de lignina de 26,22 %, 20,92 % e 19,93 %. O rendimento de xilana variou de 17,79 % no pré-tratamento do colmo com H2O2 6 % e 96,8 % no pré-tratamento do colmo com NaOH 10 %. A hidrólise enzimática do material pré-tratado apresentou porcentagem de conversão de celulose em glicose entre 20,69 % no resíduo do bagaço pré-tratado com ácido diluído e 92,58 % no resíduo da folha pré-tratada com NaOH 10 %. Todas as biomassas apresentaram alto rendimento de extração de hemicelulose empregando os pré-tratamentos com peróxido de hidrogênio 10 % e hidróxido de sódio 10 %. A hidrólise enzimática resultou em rendimento superior a 90 % para as três biomassas pré-tratadas com peróxido de hidrogênio 10 % e acima de 80 % para as biomassas pré-tratadas com hidróxido de potássio 10 %. O sorgo sacarino tem potencial para a produção macromoléculas como a xilana e glucana e para a produção de açúcares fermentáveis como a xilose e glicose.
  • ItemDissertação de mestrado
    Xylooligosaccharides production from food and agroindustrial waste by chemical and enzymatic hydrolysis
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-02-19) Pereira, Beatriz Salustiano; Brienzo, Michel [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    A produção de alimentos no mundo é cada vez maior e, junto a isso, o desperdício, geração de resíduos sólidos e a falta de um plano adequado de gerenciamento causam crescentes problemas ambientais, sociais e econômicos, cenário que mostra que a reutilização ideal e a possibilidade de agregar valor à esses resíduos está se tornando cada vez mais essencial. Quatro biomassas de grande produção no Brasil (banana, goiaba, laranja e preparo de restaurante) tiveram seu resíduo escolhido para avaliar o potencial de geração de xilooligosacarídeos através de pré-tratamentos, sendo eles a conversão por auto-hidrólise, tratamento ácido e alcalino. A partir da auto-hidrólise dessas biomassas, o teor máximo de XOS foi de 32,28% com o resíduo de casca de banana, 8,21% com bagaço de goiaba, 68,53% com bagaço de laranja e 33,42% com resíduo de restaurante, mostrando que as condições ideais para obter XOS foram em 160 °C e 15 min para resíduos de casca de banana, em 172,43 °C e 35 min para bagaço de goiaba, em 130 °C e 35 min para o bagaço de laranja e para resíduos de restaurantes em 130 °C e 6,72 min. O pré-tratamento com ácido sulfúrico (H2SO4) diluído resultou na produção de XOS de 37,69% para casca de banana, 59,60% para bagaço de goiaba, 28,70% para bagaço de laranja e 49,64% para resíduos de restaurantes, que mostraram que, para este tipo de pré-tratamento, as condições ideais para produzir XOS são: 160 °C, 15 min e 3% H2SO4 para resíduo de casca de banana, 100 °C, 15 min e 3% H2SO4 para bagaço de goiaba, 160 °C, 15 min e 3% H2SO4 para bagaço de laranja e 160 °C, 55 min e 3% H2SO4 para resíduos de restaurantes. No tratamento alcalino, as biomassas foram submetidas a três tipos de agentes alcalinos: peróxido de hidrogênio em meio alcalino, hidróxido de sódio e hidróxido de potássio, a fim de solubilizar a xilana. Posteriormente, a xilana foi hidrolisada enzimaticamente com endoglucanase purificada de Aspergiullus versicolor para obter XOS. A solubilização máxima de xilana com peróxido de hidrogênio foi de 90,70% com resíduo de restaurante, para hidróxido de sódio foi de 88,01% com bagaço de goiaba e para hidróxido de potássio foi de 74,20% com casca de banana. Após a hidrólise enzimática, os valores máximos para produção de XOS foram 54,14% com resíduo de casca de banana (solubilizado com peróxido), 59,86% com bagaço de goiaba (solubilizado com hidróxido de sódio), 50,42% com bagaço de laranja (peróxido solubilizado) e 50,80% com resíduo de restaurante (hidróxido de potássio solubilizado). Este estudo determinou condições de auto hidrólise, hidrólise ácida e hidrólise enzimática que maximizavam a produção de XOS com baixa quantidade de produção de xilose, utilizando resíduos agroindustriais e de alimentos.
  • ItemDissertação de mestrado
    Metabólitos do fungo mutualista das formigas atíneas como mediadores da interação com o parasita Escovopsis
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-02-28) Oliveira, Karina Bueno de; Rodrigues, André [UNESP]; Vieira, Paulo Cezar; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    O jardim de fungo das formigas atíneas abriga uma microbiota diversa, que contempla interações microbianas mediadas por compostos químicos. Embora estudos investigaram os metabólitos produzidos pelos fungos cultivados (Leucoagaricus spp.) por esses insetos, nada se sabe a respeito dos compostos químicos que atuam na interação com Escovopsis sp., um fungo considerado parasita do parceiro fúngico das atíneas. Neste trabalho investigamos os metabólitos produzidos por três fungos mutualistas cultivados por diferentes formigas atíneas, para responder as seguintes perguntas: a) os metabólitos produzidos pelos fungos mutualistas medeiam a interação com Escovopsis sp.?; b) o dia de crescimento e a concentração dos metabólitos dos fungos mutualistas interferem na resposta de Escovopsis sp.?; c) compostos solúveis e voláteis estão envolvidos na interação? Para tanto, foram realizados bioensaios (i) com os filtrados dos três fungos mutualistas nas concentrações 1:1 e 1:10, obtidos em diferentes dias de cultivo; (ii) com a fração orgânica e subfrações desses filtrados frente a Escovopsis sp., (iii) de volatilidade entre os fungos mutualistas e Escovopsis sp.; além (iv) do estudo químico das frações e subfrações orgânicas. Como resultado, demonstramos que a interação Escovopsis-fungo mutualista é mediada por compostos químicos solúveis e voláteis, pois observamos uma maximização do crescimento micelial do parasita na presença tanto dos filtrados de cultivo dos fungos mutualistas, suas frações e subfrações, quanto nos experimentos de volatilidade. Além disso, identificamos duas substâncias da classe das dicetopiperazinas (subfrações Ϭ3 e Ϭ5) e o 5-hidroximetilfurfural. A dicetopiperazina da subfração Ϭ5 e o 5-hidroximetilfurfural atuam como sinalizadores envolvidos na interação Escovopsis-fungo mutualista, pois o parasita maximiza o crescimento na presença dessas substâncias. Tais compostos foram obtidos dos filtrados do 12º dia de crescimento de Leucoagaricus sp. AR04; no entanto, a resposta de crescimento maximizado do parasita independe das fases de crescimento do fungo mutualista, sendo tal fenômeno observado para os filtrados obtidos em todos os dias de cultivo desse micro-organismo. A antiga história evolutiva compartilhada entre esses dois fungos, talvez seja a responsável pela complexa interação química entre esses micro-organismos, especialmente à habilidade de reconhecimento de Escovopsis sp. para os compostos produzidos pelos fungos cultivados pelas formigas.
  • ItemDissertação de mestrado
    Enzymatic and chemical production of xylooligosaccharides from sugarcane bagasse and leaf
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-02-19) Forsan, Carolina Froes; Brienzo, Michel [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    A partir da biomassa podem ser obtidos produtos de alto valor, entre eles, os xilooligossacarídeos (XOS). Eles agem como prebióticos, componentes alimentares que não são digeridos e estimulam o crescimento de microrganismos benéficos presentes no intestino, como as bifidobactérias e os lactobacilos, melhorando a saúde do hospedeiro. XOS tem uma variedade de aplicações na indústria alimentícia e farmacêutica. O objetivo deste estudo foi comparar a eficácia dos métodos de hidrólise com ácido diluído e auto-hidrólise com hidrólise enzimática, utilizando bagaço e folha de cana-de-açúcar para produção de XOS. O bagaço e a folha foram hidrolisados com ácido sulfúrico ou acético e os parâmetros foram definidos através de um planejamento composto central 23, utilizando ácido sulfúrico ou acético em concentrações entre 1 % e 3 % (m/v); temperatura de 100 °C a 160 °C e tempo de reação de 15 a 55 min. Na auto-hidrólise, um planejamento composto central 22 foi realizado com temperaturas variando de 100 °C a 160 °C e tempo de reação de 15 a 55 min. XOS também foram produzidos a partir da xilana extraída do bagaço e da folha de cana-de-açúcar. A extração alcalina da xilana foi realizada com peróxido de hidrogênio 6 % (m/v), por 4 horas a 25 ºC. A xilana foi utilizada na hidrólise com ácido acético e sulfúrico diluído e na hidrólise enzimática. Os parâmetros da hidrólise ácida foram definidos através de um planejamento composto central 22 com concentração ácida de 1,5 % a 4 % (m/v), tempo de reação de 10 a 30 min e temperatura de 130 °C. A hidrólise enzimática foi realizada com endo-β-1,4-xilanase de Aspergillus versicolor e planejamento composto central 22 com atividade enzimática de 30 a 100 UI.g-1, concentração de substrato (xilana) de 1 % a 5 % por 24 h. Na hidrólise do bagaço e da folha com ácido sulfúrico diluído, a conversão da xilana em XOS foi de 90,13 % e 62,18 % em condições semelhantes (79,55 ºC, 35 min e ácido 2 % m/v). A hidrólise do bagaço e da folha com ácido acético resultou em rendimento de 18,41 % (100 ºC, 15 min e ácido 1% (m/v) e 22,78 % (180,45 ºC, 35 min e ácido 2 % m/v). Na auto-hidrólise, os valores obtidos para bagaço e folha foram 13,67 % (35 min e 172,43 ºC) e 20,71 % (35 min, 130 ºC). Na hidrólise da xilana extraída do bagaço e folha com ácido sulfúrico, os valores foram de 40,16 % e 45,37 % em condições similares (concentração de ácido de 1,5 %, 10 min a 130 ºC). Na hidrólise da xilana extraída do bagaço e da folha com ácido acético, os valores foram 56,29 % (concentração de ácido de 1,5 %, 30 min a 130 ºC) e 53,65 % (concentração de ácido de 2,75 %, 34,14 min a 130 ºC). Na hidrólise enzimática da xilana extraída do bagaço e da folha, os valores foram de 67,43 % e 69,71 % em condições semelhantes (carga enzimática de 65 UI.g-1 e concentração de substrato de 0,17 %). Os maiores resultados da conversão de xilana em XOS foram obtidos na hidrólise do bagaço e folha de cana-de-açúcar com ácido sulfúrico e na hidrólise enzimática e com ácido acético e sulfúrico da xilana do bagaço e da folha de cana-de-açúcar. Exceto pela hidrólise enzimática, houve produção de xilose. O menor rendimento foi obtido na auto-hidrólise devido a condições mais amenas. A xilose é indesejável no processo, pois dificulta a purificação do XOS. Com base nos resultados, a hidrólise enzimática e ácida mostrou-se promissora na produção de XOS em larga escala.