Terras raras: aplicações industriais e biológicas

The history of the rare earths is rich in innovation and these elements have been the object of study of a number of scientists. Rare earths are used practically in almost all aspects of life and these applications are due to their outstanding properties, mainly spectroscopic and magnetic. In industry, the applications of rare earths are many, such as in catalysis, phosphors, magnetism, glass and lasers. In biological systems, rare earths are used, for example, as luminescent probes in the investigation of binding sites in proteins, labels in immunoassays and in noninvasive tests.

Lipases de látex vegetais: propriedades e aplicações industriais

Biocatalysts have innumerous advantages with respect to classical chemical processes, such as high specificity. Lipases (EC 3.1.1.3) are biocatalysts with large application in synthesis and hydrolysis reactions of triacylglycerols. The search for new sources of lipases has been intensified in the last years due to the high cost of microbial and animal lipases, wich restricts their use on an industrial scale. Lipases obtained from the latex of Carica papaya, Carica pentagona, Euphorbia characias, E. wulfenii, known for their proteolytic properties, are a good alternative source. In this review, we describe the well-known sources of vegetal lipases extracted from the latex and present some of their industrial applications.

Pectinases: aplicações industriais e perspectivas

Pectic substances are structural heteropolysaccharides that occur in the middle lamellae and primary cell walls of higher plants. They are composed of partially methyl-esterified galacturonic acid residues linked by alpha-1, 4-glycosidic bonds. Pectinolytic enzymes are complex enzymes that degrade pectic polymers and there are several classes of enzymes, which include pectin esterases, pectin and pectate lyases and polygalacturonases. Plants, filamentous fungi, bacteria and yeasts are able to produce pectinases. In the industrial world, pectinases are used in fruit juice clarification, in the production of wine, in the extraction of olive oil, fiber degumming and fermentation of tea, coffee and cocoa.

Cutinases fúngicas: propriedades e aplicações industriais

Cutinases (EC 3.1.1.74) are also known as cutin hidrolases. These enzymes share catalytic properties of lipases and esterases, presenting a unique feature of being active regardless the presence of an oil-water interface, making them interesting as biocatalysts in several industrial processes involving hydrolysis, esterification and trans-esterification reactions. They are also active in different reaction media, allowing their applications in different areas such as food industry, cosmetics, fine chemicals, pesticide and insecticide degradation, treatment and laundry of fiber textiles and polymer chemistry. The present review describes the characteristics, potential applications and new perspectives for these enzymes.

Longevidade de sementes de camu-camu submetidas a diferentes ambientes e formas de conservação

O camu-camu (Myrciaria dubia (H.B.K.) McVaugh) produz fruto com grande potencial para extração de ácido ascórbico, que apresenta relevante importância econômica e social, com inúmeras aplicações industriais. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de diferentes formas de conservação e ambientes de armazenamento, sobre a manutenção da viabilidade das sementes. O delineamento experimental inteiramente casualizado, utilizando parcelas subsubdivididas, onde os fatores foram: ambiente de armazenamento (ao ar livre, em água, em câmara a 5 e a 10 ºC), forma de conservação (sementes com polpa - CP, sementes sem polpa - SP e sementes lavadas e tratadas - LT) e período de armazenamento (0; 2; 4 e 6 meses). O critério de avaliação adotado foi a protrusão da raiz primária. As sementes armazenadas em água, nas formas SP e LT, apresentaram germinação maior que 90%. As sementes nas formas CP e LT, armazenadas a 5 e a 10 ºC, tiveram germinação acima de 89%. O armazenamento em água e ao ar livre não afetou a germinação, podendo as sementes serem armazenadas durante o período de seis e quatro meses, respectivamente. As sementes CP, armazenadas em água, tiveram menor tempo médio para germinação. O índice de velocidade de germinação aumentou com o período de armazenamento e foi maior nas sementes armazenadas na água em todos os períodos. As sementes com polpa apresentaram menor índice de velocidade de germinação em todo o período de armazenamento avaliado.

Avaliação de fungicidas, óleos essenciais e agentes biológicos no controle de Amphobotrys ricini em mamoneira (Ricinus communis L.)

A mamoneira (Ricinus communis L.) é uma espécie oleaginosa tropical, sendo o óleo extraído de suas sementes um dos mais versáteis da natureza e com inúmeras aplicações industriais. Embora ainda seja uma espécie rústica, ela está sujeita a diversas doenças, dentre elas o mofo-cinzento, causada pelo fungo Amphobotrys ricini. O melhoramento genético seria a melhor alternativa para o controle da doença, mas demanda tempo para se obter cultivares resistentes. Dessa maneira, o uso de métodos de controle baseado em métodos químicos, alternativos ou biológicos mostra-se viável no curto prazo. O objetivo do trabalho foi estudar a eficiência do controle do mofo-cinzento, na cultura da mamoneira, utilizando-se de métodos químico, alternativo e biológico. Assim, procurou-se avaliar, tanto in vitro, quanto in vivo a eficiência de controle do patógenos utilizando-se de fungicidas, óleos essenciais e agentes de controle biológico. Quanto a inibição do crescimento micelial do patógeno in vitro os melhores tratamentos com os óleos essenciais foram os com a base de Cymbopogon martini e Cynnamomum zeylanicum, nas cinco concentrações testadas. Em ambos os óleos, o diâmetro médio das colônias ficou em 0,7 cm contra a média de 4,79 cm da testemunha. Com os fungicidas, nas quatro concentrações testadas, os mais eficientes foram os ingredientes ativos tiofanato metílico, carbendazim, tebuconazole e iprodione. O ED50 destes fungicidas ficou < 1uL/L, atestando 100% de inibição do crescimento micelial em todas as concentrações. Quanto à inibição da germinação dos conídios de A. ricini, os fungicidas tebuconazole e clorotalonil foram os melhores em todas as concentrações testadas, sendo a média dos conídios germinados destes fungicidas de 0,0 e 0,15%, respectivamente, contra 100% da testemunha. No campo, o tratamento com o fungicida iprodione foi o melhor quanto ao controle da doença quando comparados com os tratamentos biológico e alternativo. Em condições de campo, a severidade média da doença com o tratamento com iprodione foi de 15,76% contra 95,81% na testemunha inoculada.

Aplicações de enzimas na síntese e na modificação de polímeros

Enzymes are biological catalysts that offer great potential for use in the synthesis and modification of polymers, being more specific and greener than chemical catalysts. In this work, enzymes from the classes of hydrolases (lipase, cutinase and protease) and of oxidoreductases (horseradish peroxidase, manganese peroxidase and laccase) were identified as the main biocatalysts responsible for the synthesis of polymers. Biocatalysis can potentially be part of the life cycle of several polymers, including polyesters, polyurethanes, polycarbonates, polyamides, functionalized polysaccharides and polystyrene, allowing the synthesis of specialty macromolecules for fine applications and with higher added-value than commodity polymers.

Estoques de carbono orgânico e de nitrogênio, pH e densidade de um Latossolo após três aplicações de lodos de esgoto

O elevado conteúdo de matéria orgânica de lodo de esgoto é uma das motivações para sua disposição no ambiente como condicionador do solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de aplicações consecutivas de lodo de esgoto sobre o acúmulo de C e de N (total e mineral), sobre o pH e sobre a densidade de um Latossolo. As avaliações foram feitas em duas profundidades do solo (0-0,1 e 0,2-0,4 m) após três cultivos de milho, em experimento realizado entre os anos de 1999 e 2001, em Jaguariúna-SP. Os tratamentos consistiram de cinco doses crescentes de dois tipos de lodo de esgoto, aplicadas a cada cultivo. O aumento das doses aplicadas (totalizando 0, 10.284, 20.568, 41.136 e 82.272 kg ha-1) do lodo da Estação de Tratamento de Esgotos de Franca-SP, de origem urbana, causou crescimento significativo dos estoques de C orgânico e de N na camada superficial. Nos tratamentos com o lodo da Estação de Tratamento de Esgotos de Barueri-SP (totalizando 0, 17.405, 34.810, 69.620 e 139.240 kg ha-1), produzido a partir de esgotos urbanos e industriais, apesar da incorporação de 14 % a mais de C ao solo, os estoques de C não foram influenciados pelas doses aplicadas e houve crescimento significativo dos estoques de N. A densidade na camada superficial diminuiu significativamente com o aumento das doses dos dois tipos de lodo de esgoto. Houve acidificação do solo nas duas camadas estudadas, com necessidade de duas calagens, após o segundo e terceiro cultivos. Observou-se lixiviação de N-mineral para maiores profundidades do solo.

Mineralização de compostos nitrogenados após aplicações de lodos de esgoto em quatro cultivos de milho

O teor de N disponível em solos tratados com lodo de esgoto é um dos fatores restritivos à aplicação do resíduo em grandes volumes na agricultura, e deve ser utilizado nas normas que regulamentam seu uso agrícola com o fim de evitar a contaminação ambiental do solo e corpos d'água com nitrato. Quando se aplica o resíduo pela primeira vez em um solo, a disponibilização de N mineral a partir de compostos orgânicos naturais do solo não é diretamente considerada no cálculo da taxa de aplicação máxima, e este procedimento é comum também nas recomendações de adubação mineral. Porém, a aplicação continuada desses resíduos pode causar efeitos residuais acumulativos na geração de N mineral, o que implicaria recomendações específicas para reaplicações em uma mesma área. O objetivo deste trabalho foi avaliar a disponibilidade potencial de N mineral em um Latossolo previamente tratado com lodos de esgoto e com quatro cultivos sucessivos de milho. Amostras de solo da camada de 0-20 cm foram coletadas em subparcelas de um experimento realizado em campo, entre 1999 e 2002, em Jaguariúna (SP), onde foram aplicados 0, 14.716, 29.432, 58.864 e 117.728 kg ha-1 de lodo de origem urbana (Franca, SP) e 0, 22.700, 45.400, 90.800 e 181.600 kg ha-1 de lodo produzido a partir de esgotos urbanos e industriais (Barueri, SP). As doses foram parceladas em quatro aplicações anuais consecutivas. Em laboratório, essas amostras foram incubadas durante 15 semanas. As análises iniciais dos solos evidenciaram que houve efeito residual das aplicações prévias dos lodos sobre o acúmulo de N orgânico e de nitrato. No final da incubação, houve acúmulo de N inorgânico no solo e diminuição do pH em função da maior geração de nitrato com as doses crescentes dos lodos de esgoto. O potencial de mineralização estimado pelo modelo exponencial simples foi de 28 mg kg-1 de N no tratamento sem lodo, e crescente, de 28 para 100 mg kg-1 de N, nos tratamentos com lodo de Franca, e de 40 para 113 mg kg-1 de N tratamentos com lodo de Barueri. Concluiu-se que os efeitos residuais acumulados no solo devem ser considerados quando se pretender fazer novas aplicações de lodos de esgoto num mesmo local. Os potenciais de mineralização de compostos de N do solo e do lodo que será utilizado, além do acúmulo de nitrato no perfil do solo, devem ser determinados e considerados para o cálculo da dose da próxima aplicação.

Efeito da aplicação de enzimas pectinolíticas no rendimento da extração de polpa de cupuaçu

O Brasil apresenta uma diversidade de frutas regionais, principalmente nas regiões Norte e Nordeste. Dentre estas, destaca-se o cupuaçu, que é uma fruta considerada exótica e de grande potencial comercial nos mercados dos estados do Sudeste do Brasil e dos países europeus. A polpa e a semente são importantes para o desenvolvimento de produtos industriais. A polpa tem sido estudada como matéria-prima para néctar; entretanto, é usada em sorvetes, geléias, purês e polpa enlatada. Atualmente, o processo de extração da polpa ainda é feito de maneira empírica, utilizando-se de acessórios como facas, colheres ou tesouras de uso doméstico, devido à forte aderência da mesma ao caroço, causando baixo rendimento no produto final. Com o objetivo de aumentar o rendimento durante o processo de extração da polpa de cupuaçu, adicionaram-se à polpa bruta dois tipos de preparações enzimáticas de ação pectolítica (Citrozym-L e Rohament PL). As concentrações estabelecidas foram de 100; 300; 500 e 750 ppm. Após todo o processo, obteve-se a polpa, e o rendimento foi comparado com a polpa-controle. O experimento foi realizado nos laboratórios de Tecnologia de Alimentos da Embrapa Agroindústria Tropical. Pelos resultados obtidos, observou-se que o rendimento da polpa com adição de Citrozym-L foi superior a 60% nas concentrações de 300; 500 e 750 ppm, enquanto, com a utilização de Rohament-PL, o rendimento variou de 43 a 57% nas mesmas concentrações. O rendimento da polpa-controle foi de 44 e 41 %, para os experimentos realizados com a primeira e segunda preparação enzimática, respectivamente. Conclui-se que a utilização de enzimas é uma alternativa para melhorar o processo de extração da polpa; adicionando-se acima de 300ppm, obtém-se um rendimento próximo a 60%.

Custo adaptativo da indução de resistência em feijoeiro mediada pela rizobactéria Bacillus cereus ou acibenzolar-S-metil: atividade de enzimas, síntese de fenóis e lignina e biomassa

Plantas que utilizam recursos para defesa na ausência de pragas ou patógenos, arcarão com custos energéticos que podem refletir na sua produtividade. Assim, teve-se por objetivo avaliar os custos adaptativos da indução de resistência, antes da chegada do patógeno, em feijoeiro induzido por um indutor biótico (Bacillus cereus) e um abiótico (acibenzolar-S-metil, ASM), em 2, 3 ou 4 aplicações distribuídas ao longo do ciclo da cultura. Avaliou-se o efeito protetor contra a bactéria Xanthomonas axonopodis pv. phaseoli, além da atividade de peroxidase, quitinase, β-1,3-glucanase, síntese de lignina, fenóis e crescimento com base na matéria seca. Observou-se que os indutores protegeram a cultura contra X. axonopodis pv. phaseoli com base na redução da severidade. O ASM aumentou a atividade de peroxidase, quitinase e β-1,3-glucanase, enquanto que o B. cereus aumentou apenas a peroxidase. O ASM aumentou a síntese de lignina e B. cereus não, enquanto que ASM diminuiu teor de fenóis e B. cereus não. O ASM reduziu a biomassa da planta, o que não ocorreu em plantas induzidas por B. cereus. Portanto, a resistência induzida por ASM apresenta elevado custo associado, enquanto que por B. cereus apresenta baixo custo, necessitando a indução de resistência ser melhor explorada e estudada para potencializar seu uso em feijoeiro.

Imobilização de enzimas de milho maltado em gel

Este trabalho objetivou a otimização da imobilização das enzimas amilases extraídas do malte do milho, usando alginato de sódio. A concentração do malte no extrato, a porcentagem de alginato de sódio e o pH foram usados como fatores que influenciam na imobilização das enzimas. Os resultados mostraram que as melhores condições de imobilização foram obtidas quando se usou as soluções de malte de milho em duas faixas de concentrações, uma entre 3,75 a 5 g.L-1 e outra entre 15 a 16,25 g.L-1, em pH entre 4,83 a 6,6 e 4% (m/v) de alginato de sódio, condições nas quais se conseguiu imobilizar 100% das enzimas com baixa perda de atividade. Este trabalho mostrou como se obter amilases de malte de milho imobilizadas por oclusão em alginato de sódio e que podem ser usadas em processos industriais de hidrólise de amido.

Aplicações de Gelfoam® como tratamento de emergência na insuficiência glótica em cantora

O Gelfoam®, produto utilizado em pacientes com paralisias unilaterais de prega vocal, foi aplicado em uma cantora que apresentava insuficiência glótica por atrofia de prega vocal e que necessitava prosseguir em suas atividades profissionais com urgência. O produto foi aplicado por via percutânea e transluminar em consultório e, em seguida, foram realizadas avaliações vocais para acompanhamento e comprovação da eficácia do tratamento. Foram realizadas duas séries com intervalo de um ano, ambas com duas aplicações a cada 28 e 30 dias respectivamente. O resultado foi positivo, permitindo que a paciente retornasse às suas atividades e concluísse o trabalho durante o período em que o Gelfoam®, mesmo sofrendo absorção progressiva, permitiu coaptação glótica compatível com as exigências do uso da voz.

Crescimento de dois cultivares de soja submetidos a aplicações de herbicidas e fungicidas

Existem relatos de que a aplicação de fungicidas do grupo das estrobilurinas na cultura da soja tem trazido aumento de produtividade mesmo em locais sem incidência de doenças, indicando que as alterações de ordem fisiológica devem ser quantificadas. Este estudo foi desenvolvido com o objetivo de avaliar o crescimento de dois cultivares de soja (MG/BR46 Conquista e BRS Valiosa RR) submetidos a aplicações de herbicidas e fungicidas (estrobilurinas e/ou triazóis). Dois experimentos foram desenvolvidos em campo com esquema de tratamentos em parcelas subdivididas no tempo (5 x 12), em que nas parcelas foram alocadas cinco combinações de herbicidas (glyphosate a 720 g ha-1 ou sethoxydim (230 g ha-1) + bentazon + chlorimuron-ethyl (480 + 11,25 g ha-1)) e fungicidas (pyraclostrobin a 75 g ha-1, epoxiconazole a 50 g ha-1 ou pyraclostrobin + epoxiconazole (66,5 + 25 g ha-1)); e como subparcelas foram consideradas as datas de avaliação entre 30 e 120 dias após semeadura. A aplicação de herbicidas não alterou o crescimento dos cultivares de soja. A aplicação de fungicidas do grupo das estrobilurinas associado a triazóis promoveu maior acúmulo de massa de matéria seca e área foliar. Ainda a aplicação desses fungicidas em R2 (pleno florescimento) e R5.1 (enchimento de grãos) resultou em maiores valores de taxas de crescimentos absoluto e relativo, assimilatória líquida e de crescimento da cultura em período próximo ao final do ciclo da cultura, diferenciando, inclusive, dos tratamentos com aplicação somente de triazóis.

Efeito de extratos proteicos de amendoim sobre o desenvolvimento, a capacidade infectiva e atividade de enzimas proteolíticas de Meloidogyne enterolobii

No Brasil, Meloidogyne enterolobii vem causando perdas significativas na produção de goiabeiras e, no submédio do Vale do São Francisco, por exemplo, o impacto negativo decorrente da infecção e morte de goiabeiras tem refletido diretamente na qualidade de vida dos agricultores. Até o momento, não existem métodos de controle efetivos: os nematicidas avaliados experimentalmente não têm sido eficientes e não há produtos registrados no Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento para aplicação em goiabeiras. Assim, há necessidade de realizar pesquisa básica nesta área. A prospecção de proteínas relacionadas com a resistência em espécies resistentes pode ser uma alternativa para o desenvolvimento de medidas para seu controle. Para isso, foram realizados ensaios biológicos de toxicidade para a análise do efeito de extratos proteicos de amendoim sobre o desenvolvimento, a capacidade infectiva e atividade de enzimas proteolíticas de M. enterolobii visando à identificação de proteínas com potencial para controle desse nematoide. Os resultados obtidos indicaram que o extrato proteico total de amostras de raízes de plantas de amendoim inoculadas não tem efeito sobre as três características supracitadas. Sendo assim, são necessários estudos dessa natureza com outras espécies resistentes ao patógeno visando à identificação de proteínas que apresentem potencial para o seu controle.