Higher plants contain homologs of the bacterial celA genes encoding the catalytic subunit of cellulose synthase.

In spite of much effort, no one has succeeded in isolating and characterizing the enzyme(s) responsible for synthesis of cellulose, the major cell wall polymer of plants. We have characterized two cotton (Gossypium hirsutum) cDNA clones and identified one rice (Oryza sativa) cDNA that are homologs of the bacterial celA genes that encode the catalytic subunit of cellulose synthase. Three regions in the deduced amino acid sequences of the plant celA gene products are conserved with respect to the proteins encoded by bacterial celA genes. Within these conserved regions, there are four highly conserved subdomains previously suggested to be critical for catalysis and/or binding of the substrate UDP-glucose (UDP-Glc). An overexpressed DNA segment of the cotton celA1 gene encodes a polypeptide fragment that spans these domains and binds UDP-Glc, while a similar fragment having one of these domains deleted does not. The plant celA genes show little homology at the N- and C-terminal regions and also contain two internal insertions of sequence, one conserved and one hypervariable, that are not found in the bacterial gene sequences. Cotton celA1 and celA2 genes are expressed at high levels during active secondary wall cellulose synthesis in developing cotton fibers. Genomic Southern blot analyses in cotton demonstrate that celA forms a small gene family.

A membrane-associated form of sucrose synthase and its potential role in synthesis of cellulose and callose in plants.

Sucrose synthase (SuSy; EC 2.4.1.13; sucrose + UDP reversible UDPglucose + fructose) has always been studied as a cytoplasmic enzyme in plant cells where it serves to degrade sucrose and provide carbon for respiration and synthesis of cell wall polysaccharides and starch. We report here that at least half of the total SuSy of developing cotton fibers (Gossypium hirsutum) is tightly associated with the plasma membrane. Therefore, this form of SuSy might serve to channel carbon directly from sucrose to cellulose and/or callose synthases in the plasma membrane. By using detached and permeabilized cotton fibers, we show that carbon from sucrose can be converted at high rates to both cellulose and callose. Synthesis of cellulose or callose is favored by addition of EGTA or calcium and cellobiose, respectively. These findings contrast with the traditional observation that when UDPglucose is used as substrate in vitro, callose is the major product synthesized. Immunolocalization studies show that SuSy can be localized at the fiber surface in patterns consistent with the deposition of cellulose or callose. Thus, these results support a model in which SuSy exists in a complex with the beta-glucan synthases and serves to channel carbon from sucrose to glucan.

Efeito das farinhas de jatobá-do-cerrado (Hymenaea stigonocarpa Mart.) in natura e extrusada no metabolismo lipídico e parâmetros fermentativos em hamsters e resposta glicêmica em humanos após a extrusão

Introdução: A polpa farinácea do jatobá-do-cerrado (Hymenaea stigonocarpa Mart.) apresenta alto teor de fibra alimentar, em média 60 g/100 g, que são importantes para a redução do risco e controle de doenças crônicas não transmissíveis (DCNT). A extrusão termoplástica neutraliza aromas intensos, proporciona a formação de amido resistente, aumenta a fibra alimentar solúvel e melhora a textura do produto final. Objetivo: Estudar o efeito das farinhas de jatobá-do-cerrado in natura (FIN) e extrusada (FE) no metabolismo lipídico e parâmetros fermentativos em hamsters, bem como verificar a resposta glicêmica em humanos após a extrusão. Métodos: Processo de extrusão: velocidade de 200 rpm; matriz com 4 mm de diâmetro; taxa de compressão 3:1; alimentação constante de 70 gramas/minuto; temperatura de 150 °C; proporção farinha de jatobá-do-cerrado e amido de milho: 70:30 por cento e umidade a 25 por cento . Foi realizado um experimento animal com hamsters durante 21 dias, em que se analisou alguns parâmetros do metabolismo lipídico e colônico (fermentativos) dos animais, divididos em quatro grupos experimentais, se diferenciando pela dieta. As dietas controle (GC), in natura (GFI) e extrusada (GFE) eram hipercolesterolemizantes (13,5 por cento de gordura de coco e 0,1 por cento de colesterol) e a dieta referência (GR) com óleo de soja como fonte lipídica, não. Todas as dietas apresentavam 15 por cento de fibra alimentar, sendo que as dietas GR e GC tinham como fonte de fibra a celulose, e as dietas GFI e GFE tiveram as próprias fibras como fonte. A resposta glicêmica em humanos foi verificada por meio do ensaio do índice glicêmico e carga glicêmica da FE, com dez voluntários saudáveis que consumiram 25 gramas de carboidratos disponíveis do alimento teste (farinha extrusada) ou do pão branco como alimento controle. Resultados: Não foi observada diferença significativa entre o peso final, ingestão diária média e total, ganho de peso e CEA entre os animais dos quatro grupos. A concentração de triglicerídeos foi menor em 41 por cento e 38 por cento nos animais que receberam as dietas GFI e GFE, em relação aqueles que receberam a dieta GC, assim como também para o colesterol total (55 por cento e 47 por cento ), LDL-c (70 por cento e 53 por cento ) e não-HDL-c (63 por cento e 49 por cento ) séricos, lipídeos totais hepáticos (39 por cento e 45 por cento ) e o peso dos fígados dos animais também foi menor (21 por cento em ambos os grupos). Não houve diferença no colesterol hepático e excretado nas fezes dos animais dos quatro grupos. Os animais do GFE excretaram 57 por cento mais ácidos biliares nas fezes que os animais do GC. Com relação aos parâmetros fermentativos, observou-se maior excreção de fibras (1,24 ± 0,08 e 1,52 ± 0,09 gramas) nos animais dos grupos GR e GC respectivamente, em relação aos do GFI e GFE (0,50 e 0,48 gramas), porém o escore fecal (3,50 ± 0,19 e 3,38 ± 0,18) e o grau de fermentação (54 e 52 por cento ) foi maior nos animais dos grupos GFI e GFE. Houve uma maior produção de AGCC no ceco dos animais dos grupos GFI e GFE (80 e 57,5 µmol/g de ceco respectivamente) e maior diminuição do pH no conteúdo cecal nos animais do grupo GFI (7,49 ± 0,10), em relação ao GC (8,06 ± 0,13). Os ácidos acético e propiônico, estiveram presentes em maior quantidade no ceco dos animais dos grupos GFI (58,5 e 6,1 µmol/g de ceco) e GFE (42,5 e 6,6 µmol/g de ceco) e os animais do GFI produziram mais ácido butírico (15 µmol/g de ceco), em relação aos demais grupos. Quanto à resposta glicêmica da farinha pós extrusão, não houve diferença entre a área de resposta glicêmica da farinha extrusada e do pão branco, o índice glicêmico da farinha extrusada (glicose como controle) foi classificado como moderado, e a carga glicêmica (na porção de 30 gramas), baixa. Conclusão: As FIN e FE favoreceram a redução do colesterol total, LDL-c, não-HDL-c e dos triglicerídeos séricos, além da diminuição do acúmulo de lipídeos hepáticos. Foi observado também aumento expressivo na formação de AGCC e no grau de fermentação. A FE proporcionou um aumento na excreção de ácidos biliares nas fezes e apresentou índice glicêmico moderado e baixa carga glicêmica.

Nano-biocomposite films with modified cellulose nanocrystals and synthesized silver nanoparticles

Ternary nano-biocomposite films based on poly(lactic acid) (PLA) with modified cellulose nanocrystals (s-CNC) and synthesized silver nanoparticles (Ag) have been prepared and characterized. The functionalization of the CNC surface with an acid phosphate ester of ethoxylated nonylphenol favoured its dispersion in the PLA matrix. The positive effects of the addition of cellulose and silver on the PLA barrier properties were confirmed by reductions in the water permeability (WVP) and oxygen transmission rate (OTR) of the films tested. The migration level of all nano-biocomposites in contact with food simulants were below the permitted limits in both non-polar and polar simulants. PLA nano-biocomposites showed a significant antibacterial activity influenced by the Ag content, while composting tests showed that the materials were visibly disintegrated after 15 days with the ternary systems showing the highest rate of disintegration under composting conditions.

Combined effects of cellulose nanocrystals and silver nanoparticles on the barrier and migration properties of PLA nano-biocomposites

Poly(lactic acid) (PLA)-based high performance nano-biocomposites were prepared to be used in active food packaging. Pristine (CNC) and surfactant modified cellulose nanocrystals (s-CNC) with silver (Ag) nanoparticles were used as the matrix modifiers. Binary and ternary systems were prepared. Morphological investigations revealed the good distribution of silver nanoparticles in PLA ternary systems. The combination of s-CNC and Ag nanoparticles increased the barrier effect of the produced films while the results of overall migration for the PLA nano-biocomposites revealed that none of the samples exceeded the overall migration limit, since results were well below 60 mg kg−1 of simulant.

Surface modification of cellulose nanocrystals by grafting with poly(lactic acid)

The use of biopolymers obtained from renewable resources is currently growing and they have found unique applications as matrices and/or nanofillers in ‘green’ nanocomposites. Grafting of polymer chains to the surface of cellulose nanofillers was also studied to promote the dispersion of cellulose nanocrystals in hydrophobic polymer matrices. The aim of this study was to modify the surface of cellulose nanocrystals by grafting from L-lactide by ring-opening polymerization in order to improve the compatibility of nanocrystals and hydrophobic polymer matrices. The effectiveness of the grafting was evidenced by the long-term stability of a suspension of poly(lactic acid)-grafted cellulose nanocrystals in chloroform, by the presence of the carbonyl peak in modified samples determined by Fourier transform infrared spectroscopy and by the modification in C1s contributions observed by X-ray photoelectron spectroscopy. No modification in nanocrystal shape was observed in birefringence studies and transmission electron microscopy.

Prediction of blackwood wood and pulp quality parameters using NIR-PLS-R spectral modelling : wavenumber ranges and smoothing points

Só está disponível o resumo.

Influence of heartwood on pulp properties explained by machine learning techniques

Só está disponível o resumo.