Identificação de inibidores de pectinase fúngica para o controle de formigas cortadeiras

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Purificação e estudos bioquímicos de exo-poligalacturonase (pectinase) produzida pelo fungo termofílico Rhizomucor pusillus, em cultivo submerso e aplicação na extração de sucos de frutas e hidrólise enzimática do bagaço de cana-de-açúcar

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Steviol effect, a glycoside of Stevia rebaudiana, on glucose clearances in rats

Stevia rebaudiana, a South American plant normally used as a natural herbal sweetener, has been suggested as exerting beneficial effects on human health, including as an antihypertensive and antihyperglycemic. The present experiment was undertaken to evaluate the renal excretion of steviol, the aglycone of several natural products extracted from the leaves of S. rebaudiana, and to clarify the actual participation of this compound on the renal excretion of glucose in rats, which has been previously suggested as the preferential action of steviol on the Na+-glucose renal tubular transport system. Steviol was obtained by enzymatic hydrolysis of stevioside with pectinase. Thirty normal male Wistar rats weighing 345 g were used. After a control period, steviol was infused iv at three doses (0.5, 1.0 and 3.0 mg.kg-1/h), according to classical clearance techniques. During all the experiments no significant changes in inulin clearance (Cin) and p-aminohipuric acid clearance (C PAH) were observed. Administration of steviol resulted in a statistically significant increase in the fractional sodium excretion (FeNa+), fractional potassium excretion (FeK+), urinary flow as percent of glomerular filtration rate (V/GFR) and glucose clearance (C G) when compared to controls, but these effects were absent with the dose of 0.5 mg.kg-1/h. The steviol clearance (C S) was higher than the Cin and lower than the C PAH at all the doses employed in this study. The data suggest that steviol is secreted by renal tubular epithelium, causing diuresis, natriuresis, kaliuresis and a fall in renal tubular reabsorption of glucose.

Enzymatic differences between the endophyte Guignardia mangiferae (Botryosphaeriaceae) and the citrus pathogen G. citricarpa

The endophyte Guignardia mangiferae is closely related to G. citricarpa, the causal agent of citrus black spot; for many years these species had been confused with each other. The development of molecular analytical methods has allowed differentiation of the pathogen G. citricarpa from the endophyte G. mangiferae, but the physiological traits associated with pathogenicity were not described. We examined genetic and enzymatic characteristics of Guignardia spp strains; G. citricarpa produces significantly greater amounts of amylases, endoglucanases and pectinases, compared to G. mangiferae, suggesting that these enzymes could be key in the development of citrus black spot. Principal component analysis revealed pectinase production as the main enzymatic characteristic that distinguishes these Guignardia species. We quantified the activities of pectin lyase, pectin methylesterase and endopolygalacturonase; G. citricarpa and G. mangiferae were found to have significantly different pectin lyase and endopolygalacturonase activities. The pathogen G. citricarpa is more effective in pectin degradation. We concluded that there are significant physiological differences between the species G. citricarpa and G. mangiferae that could be associated with differences in pathogenicity for citrus plants.

Cytogenetic and identification of the nucleolus organizer region in Heliconia bihai (L.) L.

The genus Heliconia is not much studied and the number of existing species in this genus is still uncertain. It is known that this number relies between 150 to 250 species. In Brazil, about 40 species are native and known by many different names. The objective of this paper was to characterize morphometrically and to identify the NOR (active nucleolus organizer regions) by Ag-NOR banding of chromosomes of Heliconia bihai (L) L. Root meristems were submitted to blocking treatment in an amiprofos-methyl (APM) solution, fixed in methanol-acetic acid solution for 24 hours, at least. The meristems were washed in distilled water and submitted to enzymatic digestion with pectinase enzyme. The slides were prepared by dissociation of the root meristem, dried in the air and also on hot plate at 50°C. Subsequently, some slides were submitted to 5% Giemsa stain for karyotype construction and to a solution of silver nitrate (AgNO3) 50% for Ag-NOR banding. The species H. bihai has 2n = 22 chromosomes, 4 pairs of submetacentric chromosomes and 7 pairs of metacentric chromosomes, and graded medium to short (3.96 to 0.67 μM), with the presence of active NOR in pairs 1 and 2 and interphase cells with 2 nucleoli. These are the features of a diploid species.

Triagem de hidrolases por metagenômica de solos agrícolas do Norte do Paraná.

Hidrolases englobam um grupo de enzimas que catalisam a quebra de ligações covalentes em reação com água; entre elas estão as proteases, amilases, lipases, pectinases, celulases e catalases. Essas enzimas são muito importantes, com ampla utilização na indústria em geral. O solo é um ambiente muito rico e diverso em microrganismos, sendo considerado a maior fonte para obtenção de substâncias, enzimas e antibióticos, por exemplo. Com a metagenômica, passou a ser possível acessar melhor esse potencial microbiano, permitindo a descoberta de novos genes e biomoléculas. Neste estudo foram coletadas amostras de solos (0-10 cm de profundidade) do norte do Paraná visando buscar hidrolases microbianas funcionais. Foi realizada a extração do DNA de um Latossolo Vermelho Eutroférrico sob quatro manejos de solo e de culturas distintos e as amostras foram submetidas ao sequenciamento utilizando a plataforma 454 (Applied Science). As sequências de DNA foram comparadas com o banco de dados não redundante (NR) do NCBI (National Center for Biotechnology Information) e KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes) para busca de similaridade com proteases, amilases, lipases, pectinases, celulases e catalases. A partir do DNA total foram realizadas reações de PCR (Polymerase Chain Reaction) com primers degenerados direcionados para a amplificação de pectinases, celulases e lacases e os produtos de PCR foram purificados com Purelink kit (Invitrogen®) e sequenciados (ABI 3500xL, Aplied Biosystems®). A comparação com as sequências do NCBI e KEGG resultou na identificação de 1.137 sequências com grande similaridade com a enzima lacase; 16.883 sequências para celulase; 2.001 para pectinase; 1.006 para amilase; e 3.725 para lipase. Esses resultados mostram que esses solos agrícolas representam uma fonte importante de recursos biológicos para aplicação industrial, principalmente de enzimas celulases. Até o presente momento, o sequenciamento de 26 produtos amplificados por PCR apresentou identidade para uma amostra, que foi identificada como a enzima celulase.

Enzymatic technology to improve oil extraction from Caryocar brasiliense camb. (Pequi) Pulp.

The present study aims to compare yield and quality of pequi pulp oil when applying two distinct processes: in the first, pulp drying in a tray dryer at 60ºC was combined with enzymatic treatment and pressing to oil extraction; in the second, a simple process was carried out by combining sun-drying pulp and pressing. In this study, raw pequi fruits were collected in Mato Grosso State, Brazil. The fruits were autoclaved at 121ºC and stored under refrigeration. An enzymatic extract with pectinase and CMCase activities was used for hydrolysis of pequi pulp, prior to oil extraction. The oil extractions were carried out by hydraulic pressing, with or without enzymatic incubation. The oil content in the pequi pulp (45% w/w) and the physicochemical characteristic of the oil was determined according to standard analytical methods. Free fatty acids, peroxide values, iodine and saponification indices were respectively 1.46 mgKOH/g, 2.98 meq/kg, 49.13 and 189.40. The acidity and peroxide values were lower than the obtained values in commercial oil samples, respectively 2.48 mgKOH/g and 5.22 meq/kg. Aqueous extraction has presented lower efficiency and higher oxidation of unsaturated fatty acids. On the other hand, pequi pulp pressing at room temperature has produced better quality oil. However its efficiency is still smaller than the combined enzymatic treatment and pressing process. This combined process promotes cellular wall hydrolysis and pulp viscosity reduction, contributing to at least 20% of oil yield increase by pressing.

Produção de enzimas extracelulares por Crinipellis perniciosa

Isolados de Crinipellis perniciosa, obtidos a partir de cacaueiro (Theobromae cacao), cupuaçuzeiro (T. grandiflorum) e solanáceas silvestres foram testados quanto à capacidade de produzirem enzimas extracelulares que degradam celulose, amido, lipídios e lignina. A produção de todas as enzimas foi determinada em meios sólidos e representada por uma estimativa, baseada na intensidade de cor, ou pela avaliação do diâmetro dos halos formado nos meios. Foi detectada variabilidade entre os isolados na capacidade de produzir enzimas celulolíticas, amilases, lipases, polifenol-oxidases, peroxidases e esterases. Quanto às enzimas proteolíticas, todos os isolados apresentaram alto nível de atividade, não sendo observada diferença no comportamento entre eles. Por outro lado, nenhum dos isolados produziu pectinase, urease e fosfatase-ácida. Os papéis das enzimas líticas produzidas pelos isolados de C. perniciosa na patogênese e na produção de basidiomas são discutidos

Biochemical Modification of Thermomechanical Pulp Fibers

The first objective of this study was to find out reliable laboratory methods to predict the effect of enzymes on specific energy consumption and fiber properties of TMP pulp. The second one was to find with interactive software called “Knowledge discovery in databases” enzymes or other additives that can be used in finding a solution to reduce energy consumption of TMP pulp. The chemical composition of wood and enzymes, which have activity on main wood components were presented in the literature part of the work. The results of previous research in energy reduction of TMP process with enzymes were also highlighted. The main principles of knowledge discovery have been included in literature part too. The experimental part of the work contains the methods description in which the standard size chip, crushed chip and fiberized spruce chip (fiberized pulp) were used. Different types of enzymatic treatment with different dosages and time were tested during the experiments and showed. Pectinase, endoglucanase and mixture of enzymes were used for evaluation of method reliability. The fines content and fiber length of pulp was measured and used as evidence of enzymes' effect. The refining method with “Bauer” laboratory disc refiner was evaluated as not highly reliable. It was not able to provide high repeatability of results, because of uncontrolled feeding capacity and refining consistency. The refining method with Valley refiner did not have a lot of variables and showed stable and repeatable results in energy saving. The results of experiments showed that efficient enzymes impregnation is probably the main target with enzymes application for energy saving. During the work the fiberized pulp showed high accessibility to enzymatic treatment and liquid penetration without special impregnating equipment. The reason was that fiberized pulp has larger wood surface area and thereby the contact area between the enzymatic solution and wood is also larger. Standard size chip and crushed chip treatment without special impregnator of enzymatic solution was evaluated as not efficient and did not show visible, repeatable results in energy consumption decrease. Thereby it was concluded that using of fiberized pulp and Valley refiner for measurements of enzymes' effectiveness in SEC decrease is more suitable than normal size chip and crushed chip with “Bauer” refiner. Endoglucanase with 5 kg/t dosage showed about 20% energy consumption decrease. Mixture of enzymes with 1.5 kg/t dosage showed about 15% decrease of energy consumption during the refining. Pectinase at different dosages and treatment times did not show significant effect on energy consumption. Results of knowledge discovery in databases showed the xylanase, cellulase and pectinase blend as most promising for energy reduction in TMP process. Surfactants were determined as effective additives for energy saving with enzymes.

Produção de enzimas extracelulares por Ceratocystis spp.

O gênero Ceratocystis contempla diversas espécies distribuídas em vários lugares do mundo. No Brasil ocorrem relatos da existência de três espécies, sendo elas: C. cacaofunesta, C. paradoxa e C. fimbriata, sendo esta última relacionada a doença em culturas de importância econômica. O trabalho objetivou verificar, em meios de cultura específicos, a produção das enzimas extracelulares amilase, lipase, celulase, protease, lacase e lignina peroxidase e pectiliase (pectato-liase) por isolados de Ceratocystis sp. Foram usados 41 isolados: 3 de mangueira (Mangifera indica), 19 de eucalipto (Eucalyptus spp.), 15 de cacaueiro (Theobroma cacao), 2 de Teca (Tectona grandis) e 2 de atemóia (Annona sp.). As colônias foram incubadas no escuro a 25ºC , com exceção do meio para detecção de pectinase que foi incubado sob fotoperíodo alternado. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado com 4 repetições. A partir dos meios específicos foi possível detectar a produção de amilase, lacase e protease quase na totalidade dos isolados Ceratocystis sp. testados. Não foi observada a produção de celulase, lípase e pectatoliase. A produção da enzima lignina peroxidade foi detectada em pouca quantidade e em somente alguns isolados do fungo. Este perfil enzimático obtido da população do fungo pode auxiliar em futuros estudos relacionados com a caracterização deste.

Efeito de enzimas de maceração na textura do palmito (Euterpe edulis Mart)

Com a finalidade de ampliar o aproveitamento da palmeira produtora do palmito estudou-se a influência da poligalacturonase e de enzimas maceradoras na textura das partes semi-rígidas do vegetal não-comestíveis, incubando-se preparados comerciais de celulase, hemicelulase e poligalacturonase com o palmito preparado na forma de pequenos toletes (1-3 cm de comprimento) e em porções de 2cm do raquis do vegetal. Embora os tratamentos com hemicelulase e mistura de hemicelulase e poligalacturonase tenham promovido ligeiro amaciamento do palmito, os resultados mostraram ,de modo geral, acréscimo na textura do palmito cortado em porções de 3,0 cm e em fatias de 1,0 cm indicando solubilização intensa das regiões suscetíveis a hidrólise com a permanência das regiões duras mais ricas em lignina. Como nos outros tecidos do palmito, no raquis fibroso, não foi comprovada estatiscamente a ação das enzimas na textura do vegetal.

INFLUÊNCIA DE ENZIMAS DE MACERAÇÃO NA PRODUÇÃO DE PUBA

Pubagem é a fermentação natural de raízes de mandioca para produção da puba, um alimento popular do Nordeste do Brasil. Além da fermentação lática predominante, os microrganismos também causam o amolecimento das raízes, importante para a obtenção de um produto de boa qualidade. O objetivo deste trabalho foi detectar a presença de enzimas de maceração e verificar a influência da adição de preparados comerciais de celulase e pectinase na pubagem. Constatou-se que as atividades de celulases, xilanase e poligalacturonase aumentaram durante a fermentação natural. Ao se adicionar preparados comerciais de celulase e pectinase este aumento foi maior do que o esperado pela fermentação natural. A adição desses preparados enzímicos acelerou a fermentação aumentando a acidez e reduzindo o pH mais rapidamente do que o tratamento-testemunha.

Aproveitamento do resíduo da produção de etanol a partir de farelo de mandioca, como fonte de fibras dietéticas

O presente trabalho teve por objetivo analisar resíduos do farelo de mandioca resultantes de processos de hidrólise enzimática para obtenção de etanol; visando o aproveitamento destes como fonte de fibras dietéticas. Foram realizados quatro ensaios enzimáticos utilizando as enzimas amilolíticas, a-amilase e amiloglucosidase, complementadas ou não com celulase e/ou pectinase. Os resíduos foram caracterizados quanto à composição centesimal, pH, acidez, perfil de açúcares e quanto às fibras (FDA, FDN, celulose, hemicelulose, lignina, açúcares neutros). Realizou-se também a análise microscópica dos resíduos. Pelos resultados obtidos na caracterização dos resíduos calculou-se a energia metabolizável aparente (EM). Observou-se que independente do ensaio enzimático todos os resíduos podem ser usados como fonte de fibras insolúveis. Os resíduos resultantes dos ensaios com pectinase apresentaram uma proporção aproximada de 1:1:1 de amido, fibras e açúcares, sendo a glicose o açúcar majoritário, e com energia metabolizável aparente de cerca de 2,6 kcal/g. Já os resíduos, onde não se utilizou a pectinase a proporção foi de 2:1:1 aproximadamente e a energia 3,1 kcal/g. A análise microscópica dos resíduos mostrou a presença de amido não hidrolisado preso às células em todos os ensaios enzimáticos sendo que, nos resíduos dos ensaios com pectinase a quantidade observada foi bem inferior aos demais. Uma possível alternativa para diminuir o valor calórico dos resíduos seria a lavagem com água após a prensagem para extração do hidrolisado para fermentação.

Atividade enzimática de isolados de rizóbia nativos da Amazônia Central crescendo em diferentes níveis de acidez

A importância das bactérias conhecidas como rizóbia no estabelecimento de leguminosas tem sido amplamente reconhecida. Porém, poucas são as informações referentes ao perfil enzimático dessas bactérias benéficas. O estudo objetivou investigar a influência do pH do meio sólido sobre a atividade enzimática de rizóbios nativos da Amazônia Central. Essa triagem constitui o primeiro passo no processo de seleção de microorganismos benéficos, como produtores de enzimas de aplicação biotecnológica. Nesse estudo, 64 isolados de rizóbia foram testados para a produção extracelular de amilase, lipase, pectinase e protease, em meio YMA modificado. Excetuando a atividade pectinolítica, todas as outras enzimas (amilase, lipase e protease) foram detectadas nos isolados investigados. Dois isolados (INPA R-975 e INPA R-926) exibiram atividades amilolíticas, lipolíticas e proteolíticas. Os índices enzimáticos amilolíticos e proteolíticos variaram significativamente entre os isolados e as condições de pH do meio de cultura. De maneira geral, as maiores atividades amilolíticas e proteolíticas foram exibidas pelos isolados INPA R-957, INPA R-915B e INPA R-991 em pH 6,5. O isolado INPA R-957 também se mostrou amilolítico e proteolítico nos pHs 5,0 e 8,0. Esse estudo mostrou que alguns rizóbios nativos da Amazônia representam fontes promissoras de amilase e protease de uso biotecnológico, sobretudo na tecnologia de alimentos.

Isolamento e seleção de microrganismos pectinolíticos a partir de resíduos provenientes de agroindústrias para produção de aromas frutais

As pectinases são enzimas produzidas naturalmente por plantas, fungos, leveduras e bactérias. Estes microrganismos podem ser inoculados em meios contendo resíduos agroindustriais utilizados como fonte de carbono para a produção de compostos de maior valor agregado, como enzimas, etanol, proteínas, aminoácidos e compostos de aroma. Vários microrganismos foram isolados e selecionados quanto à produção de enzimas pectinolíticas pelo método da placa, através de zonas claras de degradação de pectina ao redor da colônia. De 104 linhagens testadas, 18 foram selecionadas para fermentarem em meio líquido, contendo pectina para a determinação de atividade de poligalacturonase (PG) e de pectina liase (PMGL), e em meio frutose/extrato de levedura para produção de aromas. As linhagens 2, 9, 20, 39, 70, 74 e 99 apresentaram unidades de atividade de PG superiores a 80 µmol de ácido galacturônico/mL/min, as linhagens 17, 18, 31, 37, 73, 74 e 125 apresentaram unidades de atividade de PMGL superiores a 1000 etamol de produtos insaturados/mL/min e as linhagens 13, 70, 73, 74, 125 e 144 apresentaram os melhores descritores e as maiores intensidades de aromas percebidos por um painel não treinado de provadores.