Optimização da Produção de Frutooligossacáridos por Aspergillus

Este trabalho foi proposto no âmbito do Projecto BIOLIFE – Produção de ingredientes para alimentos funcionais, em curso na BIOTEMPO, Lda desde 2004. Com este trabalho, pretendeu-se avaliar o potencial da produção de frutooligossacáridos (FOS) por Aspergillus sp, recorrendo a um sistema de fermentação descontínuo. Frutooligossacáridos (FOS) são oligossacáridos que ocorrem naturalmente em produtos de origem vegetal, tais como o tomate, cevada, cebola, banana, centeio, espargos, alcachofras, entre outros. Para além de existirem naturalmente, os FOS podem ser produzidos a partir da sacarose usando enzimas ou recorrendo a microrganismos produtores. A tecnologia de fermentação tem como vantagem face à tecnologia enzimática, actualmente a mais utilizada no mercado, o facto de evitar o passo de produção e separação das enzimas, simplificando o processo e reduzindo os custos de operação. Os FOS são prebióticos que, para além de serem compostos indigeríveis, possuem um bom poder adoçante que, apesar de inferior ao dos açúcares comuns é bastante significativo. Esta característica permite a sua utilização como adoçantes não calóricos. Adicionalmente, os prebióticos apresentam outras propriedades benéficas tais como o aumento da absorção de cálcio e magnésio, o aumento da velocidade de metabolismo dos lípidos e efeitos anticancerígenos. A produção de FOS por Aspergillus sp foi estudada recorrendo a um desenho experimental para restringir o número de experiencias requeridas num processo de optimização. Inicialmente foram efectuadas sete fermentações com o intuito de encontrar o ponto óptimo de produção de FOS. Os parâmetros de optimização utilizados foram a temperatura e a agitação. Posteriormente, foram incluídas mais quatro fermentações no referido desenho. O tratamento estatístico dos resultados conduziu a um modelo cúbico que foi posteriormente validado comprovando o seu ajuste. Concluindo, o desenho experimental permitiu obter um modelo que descreve a produção de FOS por Aspergillus sp, bem como determinar as condições para os quais o rendimento de produção de FOS é máximo.

Estudo do Uso de Hidrotalcites de Mg-Al como Catalisadores Heterogéneos para Produção de Biodiesel

A transesterificação de óleos vegetais ou gorduras animais com um álcool de baixo peso molecular é o principal processo utilizado na produção de biodiesel. Actualmente os processos industriais utilizam catalisadores homogéneos para acelerar a reacção. No entanto a utilização de catalisadores heterogéneos, no processo de transesterificação, tem sido sugerido por vários investigadores pois, são amigos do ambiente e podem ser regenerados e reutilizados portanto possibilitam a utilização de processos contínuos. Neste contexto, a utilização de hidrotalcites Mg-Al, como catalisadores heterogéneos para produção de biodiesel foi investigada neste trabalho experimental. As hidrotalcites com diferentes razões molares Mg/Al (Mg/Al=1, 2, 3 e 4) foram preparadas pelo método de co-precipitação. As diversas matrizes catalíticas obtidas, calcinadas a diferentes temperaturas, foram caracterizadas por difracção de raios X (DRX), análise térmica (TG-DSC), espectroscopia de infravermelhos (MIR), microscopia electrónica de varrimento (SEM) e isotérmicas de adsorção com azoto (BET). Estes catalisadores foram testados na metanólise de óleos vegetais para produzir biodiesel. As hidrotalcites Mg/Al=2, HT2A e HT2B (preparada com metade da quantidade de NaOH) calcinadas a 507 ºC e 700 ºC, respectivamente, foram as que apresentaram melhores resultados ao catalisar a reacção com um rendimento em éster superior a 97%, utilizando 2.5% da massa de catalisador, em relação à massa do óleo, razão molar metanol/óleo igual a 12, temperatura reaccional de 65 ºC durante 4h. Foi também investigada a reutilização do catalisador e o efeito da temperatura de calcinação. Constatou-se que o catalisador hidrotalcite HT2B apresentou melhor comportamento catalítico pois permitiu catalisar a reacção de transesterificação até três ciclos reaccionais, convertendo em ésteres 97%, 92% e 34% no primeiro, segundo e terceiro ciclos reaccionais, respectivamente. A análise de, algumas propriedades do biodiesel obtido como, o índice de acidez, a viscosidade e o índice de iodo mostraram que os resultados obtidos estão dentro dos valores limite recomendados pela norma EN 14214. Em anexo apresenta-se uma comunicação à First International Conference on Materials for Energy, Karlsruhe, 2010.

Papel da Coagulação na Resposta do Mosquito Anopheles Gambiae ao Parasita da malária Plasmodium Berghei

Malária é uma doença parasitária infecciosa aguda ou crónica, causada pelo protozoário do género Plasmodium que é transmitido ao homem através de picada de mosquitos fêmeas do género Anopheles. Causa a morte a milhões de pessoas por ano, na sua maioria crianças até aos 5 anos de idade. A inexistência de estratégias eficazes, contra a transmissão da malária, deve-se sobretudo à falta de conhecimento de moléculas cruciais ao desenvolvimento do parasita no vector. Mecanismos de reconhecimento do parasita e a resposta imune do mosquito à infecção são claramente alvos de novas estratégias de controlo da malária. O ciclo natural de transmissão de Plasmodium requer a conclusão com sucesso, do ciclo esporogónico no intestino médio e nas glândulas salivares do mosquito Anopheles, um processo que demora cerca de duas semanas. Este processo de desenvolvimento pode ser bloqueado pelo sistema imune inato do mosquito, resultando assim na eliminação do parasita do vector. A resposta imunológica envolve vários mecanismos como a fagocitose, encapsulação, nodulação, síntese de péptidos antimicrobianos e coagulação, que são acompanhadas pela activação proteolítica da pró-fenoloxidase presente na hemolinfa.O sistema imune é um factor determinante da capacidade vectorial do mosquito, pelo que vários estudos têm sido feitos para melhor compreender as respostas do mosquito Anopheles, principal vector da malária, ao parasita Plasmodium. Uma das principais respostas desencadeadas pelo sistema imune do mosquito é a coagulação. Estudos recentes demonstram que a coagulação da hemolinfa de Anopheles requer actividade da fenoloxidase e difere de Drosophila s.p na formação, estrutura e composição. O objectivo deste trabalho é estudar o papel da coagulação na resposta do mosquito Anopheles gambiae ao parasita da malária Plasmodium berghei, através do estudo da transglutaminase. Para tal foi feita a caracterização dos genes que codificam para a transglutaminases em A. gambiae, através da sequenciação destes genes e dos seus transcritos, verificando-se alguns polimorfismos quando comparada com a sequência do genoma disponível na base de dados. Para caracterizar do papel desta enzima durante a infecção com P. berghei, foi feita a inibição da actividade enzimática dos genes AGAP009097 e AGAP009098 que codificam para a transglutaminases. Foi feita a descrição da dinâmica de transcrição durante a infecção e o silenciamento destes mesmos genes usando dsRNA. Observou-se um aumento da taxa de infecção e do número médio de oocistos por intestino médio nos mosquitos em que as transglutaminases foram inibidas quimicamente bem como naqueles que possuíam os genes silenciados, quando comparados com os grupos controlo. Com este trabalho espera-se ter contribuído para uma melhor compreensão do funcionamento da capacidade imunológica dos mosquitos na resposta ao parasita da malária e a possibilidade de manipular o sistema imune dos mesmos de modo a eliminar o parasita e contribuir para a diminuição/irradicação da malária, uma das principais doença e causa de morte a nível mundial.

Polimorfismos Genéticos do Vegf, Rage, Pon1 e Pon2 na Retinopatia Diabética em Indivíduos com Diabetes Tipo 2

A diabetes mellitus tipo 2 (DM2) é responsável por uma elevada morbilidade e mortalidade em todo o Mundo, essencialmente devido às suas complicações, entre as quais a retinopatia diabética (RD), considerada uma das mais graves, e responsável por 4,8% dos casos de cegueira. Estudos sugerem uma componente genética como um dos principais factores para o desenvolvimento da RD. O gene do VEGF (vascular endothelial growth factor) é um dos mais estudados, por promover a angiogénese e a neovascularização. Outro importante gene candidato é o RAGE (receptor for advanced glycation end products), e, mais recentemente, os genes da paraoxonase, PON1 e PON2. Objectivou-se avaliar a influência dos polimorfismos VEGF -634C/G, RAGE -374T/A, PON1Gln192Arg e PON2Cys310Ser no aparecimento e progressão da RD em indivíduos com DM2 e a sua influência no aparecimento da DM2. Analisaram-se 129 indivíduos, 86 com DM2 e 43 indivíduos saudáveis. Os polimorfismos foram avaliados em todos os indivíduos por PCR-FRLP. A caracterização clínica e a determinação da actividade enzimática da PON1 foram avaliadas em 47 diabéticos. Não se obtiveram diferenças para o polimorfismo do VEGF-634 G/C. O alelo A do polimorfismo RAGE -374A/T mostrou-se mais frequente em indivíduos sem RD ou EMD quando comparados com indivíduos com RD ou EMD. O alelo Q (Gln) e o alelo S (Ser) dos polimorfismos PON1Gln192Arg e PON2Cys310Ser, respectivamente, mostraram-se mais frequentes em indivíduos com DM2 quando comparados com indivíduos saudáveis. Não houve quaisquer diferenças relativamente à actividade enzimática da PON1, nem em relação ao polimorfismo da PON1 nem em relação à presença ou ausência de RD ou EMD. Conclui-se que o alelo A do polimorfismo RAGE -374A/T é factor protector para o aparecimento da RD e do EMD, enquanto os alelos Q e S dos polimorfismos PON1Gln192Arg e PON2Cys310Ser, respectivamente, são factores de risco para o aparecimento da DM2

Valorização da Drêche Cervejeira: Fermentação de Pentoses

O presente trabalho tem como objetivo a otimização da etapa de fermentação dos açúcares obtidos a partir da drêche cervejeira para produção do bioetanol através da utilização das leveduras Pichia stipitis NCYC 1541 e Kluyveromyces marxianus NCYC 2791 como agentes fermentativos. O meio de cultura usado para manter as culturas destas leveduras foi Yeast Extract Peptone Dextrose (YEPD). O principal propósito deste trabalho foi o de encontrar alternativas aos combustíveis fósseis, pautando-se por soluções inofensivas para o meio ambiente e sustentáveis. Assim, o trabalho está dividido em quatro etapas: 1) caraterização química e biológica da drêche; 2) pré-tratamento ácido e hidrólise enzimática para primeiramente quebrar as moléculas de lenhina que envolvem os polímeros de celulose e hemicelulose e em seguida romper as ligações poliméricas destas macromoléculas por ação enzimática e transforma-las em açúcares simples, respetivamente, obtendo-se então a glucose, a maltose, a xilose e a arabinose; e, por último, 3) otimização da etapa de fermentação da glucose, maltose e das pentoses que constitui a condição essencial para se chegar à síntese do bioetanol de um modo eficiente e sustentável e 4) a recuperação do bioetanol produzido por destilação fracionada. A quantificação dos açúcares libertados no processo foi feita recorrendo a análises por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Neste estudo foram identificados e quantificados cinco açúcares: Arabinose, Glucose, Maltose, Ribose e Xilose. Na etapa de pré-tratamento e hidrólise enzimática foram usados os ácidos clorídrico (HCl) e nítrico (HNO3) com a concentração de 1% (m/m), e as enzimas Glucanex 100g e Ultraflo L. Foram testadas seis condições de pré-tratamento e hidrólise enzimática, alterando os parâmetros tempo de contacto e razão enzimas/massa de drêche, respetivamente, e mantendo a temperatura (50 ºC), velocidade de agitação (75 rpm) e concentração dos ácidos (1% (m/m)). No processamento de 25 g de drêche seca com 0,5 g de Glucanex, 0,5 mL de Ultraflo e um tempo de reação de 60 minutos para as enzimas foi obtida uma eficiência de 15%, em hidrolisado com 6% da celulose. Realizou-se a fermentação do hidrolisado resultante do pré-tratamento ácido e hidrólise enzimática de drêche cervejeira e de meios sintéticos preparados com os açúcares puros, usando as duas estirpes selecionadas para este estudo: Pichia stipitis NCYC 1541 e Kluyveromyces marxianus NYCY 2791. As eficiências de fermentação dos açúcares nos meios sintéticos foram superiores a 80% para ambas as leveduras. No entanto, as eficiências de fermentação do hidrolisado da drêche foram de 45,10% Valorização da Drêche Cervejeira: Fermentação de Pentoses pela Pichia stipitis e de 36,58 para Kluyveromyces marxianus, para um tempo de fermentação de 72 horas e à temperatura de 30 °C. O rendimento teórico em álcool no hidrolisado da drêche é de 0,27 g/g, três vezes maior do que o real (0,0856 g/g), para Pichia stipitis e de 0,19 g/g seis vezes maior do que o real (0,0308 g/g), para a Kluyveromyces marxianus.