Potencial da diversidade microbiana dos Açores na saúde : screening, purificação e caracterização de uma enzima trombolítica

Dissertação de Mestrado, Mestrado em Ciências Biomédicas, 8 de Maio de 2015, Universidade dos Açores.

Degradabilidade in situ e parâmetros ruminais em bovinos alimentados com dietas balanceadas para diferentes ganhos de peso e potenciais de fermentação microbiana

Um experimento foi realizado com o objetivo de avaliar os parâmetros ruminais, a produção de ácidos graxos voláteis e a degradabilidade in situ em tourinhos Santa Gertrudes canulados no rúmen alimentados com dietas compostas de feno de capim-marandu e concentrado. Empregou-se o delineamento em quadrado latino 4 ´ 4, no qual os tratamentos foram compostos dos concentrados, ajustados para ganho de peso corporal (GPC) diário de 0,5 e 1 kg/animal e potencial de fermentação microbiana (y) de 9,5 e 11 g de proteína bruta microbiana/MJ energia metabolizável fermentável. Não foram encontradas interações significativas nem diferenças entre as dietas para pH, concentração molar dos ácidos acético e butírico e proporção molar dos ácidos acético, propiônico e butírico e relação acético:propiônico. Os teores de amônia diferiram entre os potenciais de fermentação microbiana, 14,67 e 20,83 mg/100 mL para baixo e alto, respectivamente, e a concentração molar de ácido propiônico foi diferente entre os potenciais de ganho de peso, 7,62 e 8,94 mM, respectivamente, para baixo e alto ganho de peso. Não foram detectadas diferenças entre dietas para as degradabilidades das frações do feno de capim-marandu e da soja em grão. Houve diferença no parâmetro b e na degradabilidade efetiva a 5%/hora da proteína bruta para os potencias de GPC do milho em grão moído. Para o farelo de soja, ocorreu interação significativa entre os potencias de GPC e de fermentação microbiana para alguns dos parâmetros da MS e PB, o mesmo observado para o farelo de algodão. As diferenças encontradas não justificaram o balanceamento dos concentrados para os diferentes potenciais de produção avaliados.

Aporte de energia, composição e eficiência microbiana em bovinos alimentados com feno de capim-marandu e concentrado balanceados para diferentes ganhos de peso e potenciais de fermentação microbiana

Um experimento foi realizado com o objetivo de avaliar o aporte de energia, a composição de bactérias e a eficiência microbiana por tourinhos Santa Gertrudes canulados no rúmen e no duodeno alimentados com dietas compostas de feno de capim-marandu e concentrado. Empregou-se o delineamento em quadrado latino 4 ´ 4, no qual os tratamentos foram concentrados ajustados para ganho de peso corporal (GPC) diário de 0,5 e 1 kg/animal e potencial de fermentação microbiana (y) de 9,5 e 11 g de PB microbiana/MJ energia metabolizável fermentável. Houve diferença para as concentrações de nutrientes digestíveis totais (NDT) e energia metabolizável fermentável (EMFe) ingeridos e para a composição em matéria orgânica e mineral das bactérias ruminais para as dietas ajustadas para diferentes GPC. Houve interação significativa GPC ´ y para a ingestão de NDT como porcentagem do peso corporal e a composição em PB e carboidratos totais das bactérias ruminais. Não foram encontradas diferenças para os potenciais de fermentação microbiana. A eficiência de síntese microbiana também não diferiu entre as dietas e apresentou valores de 12,7 g PB microbiana/100 g NDT e 9,2 g PB microbiana/MJ EMFe. As diferenças encontradas não justificaram o balanceamento dos concentrados para os diferentes potenciais de fermentação microbiana avaliados.

Teores de proteína bruta para bovinos alimentados com feno de capim-tifton 85: parâmetros ruminais, eficiência de síntese microbiana e degradabilidade in situ

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Eficiência de síntese microbiana e atividade enzimática em bovinos submetidos à suplementação com enzimas fibrolíticas

Avaliou-se o efeito da suplementação com enzimas fibrolíticas (celulase e xilanase) sobre a eficiência de síntese microbiana e a atividade enzimática da beta-1,4-endoglucanase (celulase) em animais consumindo dietas contendo silagem de milho e feno de tifton 85 (Cynodon spp.) como volumoso. Oito bovinos com fístulas no rúmen e no duodeno foram distribuídos em dois quadrados latinos 4 x 4, em esquema fatorial 2 x 2 (duas fontes de volumoso e adição ou não de enzimas). O complexo enzimático, proveniente de fonte comercial e extraído dos fungos Aspergillus niger e Trichoderma longibrachiatum, foi fornecido misturado à ração total na proporção de 12 g/animal/dia. A adição de enzimas às dietas contendo silagem de milho e feno de tifton 85 aumentou a atividade da beta-1,4-endoglucanase no fluido ruminal. Não houve efeito das enzimas sobre a eficiência de síntese de proteína microbiana, o fluxo de nitrogênio microbiano (N-mic) e nitrogênio não-amoniacal (NNA), com valores médios de 31,8 e 33,9 g de N/kg de MODR; 0,40 e 0,41 g de N/Mcal de EDR; 78,2 e 52,5 g/dia; 89,6 e 76,3 g/dia, respectivamente, para as dietas contendo silagem de milho e feno de tifton. A adição de enzimas fibrolíticas não influenciou os parâmetros ruminais de bovinos alimentados com feno e silagem de milho.

Influência do nitrogênio degradável no rúmen sobre a degradabilidade in situ, os parâmetros ruminais e a eficiência de síntese microbiana em novilhos alimentados com cana-de-açúcar

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Digestibilidades parcial e total de dietas com feno de capim-marandu e concentrado balanceadas para diferentes níveis de produção

O experimento foi realizado com o objetivo de avaliar as digestibilidades parcial e total das frações digestíveis de dietas com feno de capim-marandu e concentrado utilizando-se a fibra em detergente ácido indigestível como indicador. Foram utilizados quatro tourinhos da raça Santa Gertrudes, canulados no rúmen e duodeno, distribuídos em delineamento quadrado latino 4 x 4. As dietas foram ajustadas para que os animais tivessem ganhos diários de peso corporal (GPC) de 0,5 e 1 kg/animal, associado a potenciais de fermentação microbiana de 9,5 e 11 g de PB microbiana/MJ em fermentável. Houve efeito das dietas ajustadas para potencial de GPC sobre as ingestões diárias de MS (7,05 e 8,07 kg/animal, respectivamente para 0,5 e 1,0 kg/animal de GPC), mas não daquelas balanceadas para potencial de fermentação microbiana (7,57 kg/animal). O tratamento para GPC diário de 1 kg/animal proporcionou maior digestibilidade total da matéria orgânica e de carboidratos totais (médias de 66,63 e 58,68%, respectivamente) quando comparado ao tratamento para GPC diário de 0,5 kg/animal, que apresentou, para as mesmas variáveis, médias de 61,57 e 53,94%. Os resultados não justificaram a utilização de dietas para maior potencial de fermentação microbiana. As dietas balanceadas para altos ganhos de peso, no entanto, mostraram-se melhores quanto à ingestão e ao aproveitamento dos nutrientes que as formuladas para baixos ganhos de peso.

Effects of different lipid levels on protozoa population, microbial protein synthesis and rumen degradability in cattle

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Estudo da influência de pré-tratamentos de dois resíduos lignocelulósicos (bagaço do pedúnculo de caju e casca de coco) utilizados como substrato na indução à síntese de enzimas celulolíticas

Nowadays generation ethanol second, that t is obtained from fermentation of sugars of hydrolyses of cellulose, is gaining attention worldwide as a viable alternative to petroleum mainly for being a renewable resource. The increase of first generation ethanol production i.e. that obtained from sugar-cane molasses could lead to a reduction of lands sustainable for crops and food production. However, second generation ethanol needs technologic pathway for reduce the bottlenecks as production of enzymes to hydrolysis the cellulose to glucose i.e. the cellulases as well as the development of efficient biomass pretreatment and of low-cost. In this work Trichoderma reesei ATCC 2768 was cultivated under submerged fermentation to produce cellulases using as substrates waste of lignocellulosic material such as cashew apple bagasse as well as coconut bagasse with and without pretreatment. For pretreatment the bagasses were treated with 1 M NaOH and by explosion at high pressure. Enzyme production was carried out in shaker (temperature of 27ºC, 150 rpm and initial medium pH of 4.8). Results showed that T.reesei ATCC 2768 showed the higher cellulase production when the cashew apple bagasse was treated with 1M NaOH (2.160 UI/mL of CMCase and 0.215 UI/mL of FPase), in which the conversion of cellulose, in terms of total reducing sugars, was of 98.38%, when compared to pretreatment by explosion at high pressure (0.853 UI/mL of CMCase and 0.172 UI/mL of Fpase) showing a conversion of 47.39% of total reducing sugars. Cellulase production is lower for the medium containing coconut bagasse treated with 1M NaOH (0.480 UI/mL of CMcase and 0.073 UI/mL of FPase), giving a conversion of 49.5% in terms of total reducing sugars. Cashew apple bagasse without pretreatment showed cellulase activities lower (0.535 UI/mL of CMCase and 0,152 UI/mL of FPase) then pretreated bagasse while the coconut bagasse without pretreatment did not show any enzymatic activity. Maximum cell concentration was obtained using cashew nut bagasse as well as coconut shell bagasse treated with 1M NaOH, with 2.92 g/L and 1.97 g/L, respectively. These were higher than for the experiments in which the substrates were treated by explosion at high pressure, 1.93 g/L and 1.17 g/L. Cashew apple is a potential inducer for cellulolytic enzymes synthysis showing better results than coconut bagasse. Pretreatment improves the process for the cellulolytic enzyme production

Mandioca e Resíduos das Farinheiras na Alimentação de Ruminantes: pH, Concentração de N-NH3 e Eficiência Microbiana

O objetivo do presente trabalho foi avaliar a concentração de N-NH3, o pH do líquido ruminal e a eficiência de síntese microbiana de rações que continham diferentes fontes energéticas: milho (MI), milho + casca de mandioca desidratada (MC), raspa de mandioca (RM) e farinha de varredura de mandioca (FV). Foram utilizados quatro novilhos da raça Holandesa (270 kg), portadores de cânulas ruminal e duodenal, distribuídos em um delineamento Quadrado Latino 4x4. A cinza insolúvel em ácido foi utilizada como indicador do fluxo duodenal e fecal. Não houve efeito das rações experimentais no pH ruminal. No entanto, menor concentração de N-NH3 foi observada para a ração com FV. O fluxo duodenal de matéria orgânica e nitrogênio e a composição química das bactérias ruminais não foram influenciados pelas rações experimentais. A maior eficiência microbiana aparente foi obtida para a ração com FV. Nas condições do presente experimento a FV, possivelmente apresentou uma melhor sincronização com a fonte protéica (farelo de soja), diminuindo a perda de nitrogênio na forma de N-NH3 e aumentando a eficiência microbiana.

Valor bioeconômico da suplementação alimentar para bovinos em pastagens de Brachiaria brizantha cv. Marandu

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Síntese enantiosseletiva de beta-aminoésteres quirais através de sistemas enzimáticos envolvendo transaminases

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Síntese, extração e caracterização de biopolímeros de origem microalgal para desenvolvimento de nanofibras

Pesquisas com microalgas estão crescendo devido aos possíveis bioprodutos oriundos de sua biomassa, bem como as suas diferentes aplicabilidades. Microalgas podem ser cultivadas para a produção de biopolímeros com características de biocompatibilidade e biodegradabilidade. Nanofibras produzidas por electrospinning a partir de poli-β-hidroxibutirato (PHB) geram produtos com aplicabilidade na área de alimentos e médica. O objetivo deste trabalho foi selecionar microalgas com maior potencial para síntese de biopolímeros, em diferentes meios de cultivo, bem como purificar poli-β-hidroxibutirato e desenvolver nanofibras. Este trabalho foi dividido em cinco artigos: (1) Seleção de microalgas produtoras de biopolímeros; (2) Produção de biopolímeros pela microalga Spirulina sp. LEB 18 em cultivo com diferentes fontes de carbono e redução de nitrogênio; (3) Síntese de biopolímeros pela microalga Spirulina sp. LEB 18 em cultivos autotróficos e mixotróficos; (4) Purificação de poli-β- hidroxibutirato extraído da microalga Spirulina sp. LEB 18; e (5) Produção de nanofibras a partir de poli-β-hidroxibutirato de origem microalgal. Foram estudadas as microalgas Cyanobium sp., Nostoc ellipsosporum, Spirulina sp. LEB 18 e Synechococcus nidulans. Os biopolímeros foram extraídos nos tempos de 5, 10, 15, 20 e 25 d de cultivo a partir de digestão diferencial. Para os experimentos com diferentes nutrientes, foi utilizado como fonte de carbono, bicarbonato de sódio, acetato de sódio, glicose e glicerina modificando-se as concentrações de nitrogênio e fósforo. Os cultivos foram realizados em fotobiorreatores fechados de 2 L. A concentração inicial de inóculo foi 0,15 g.L-1 e os ensaios foram mantidos em estufa termostatizada a 30 ºC com iluminância de 41,6 µmolfótons.m -2 .s -1 e fotoperíodo 12 h claro/escuro. Para a purificação de PHB, foi utilizada a biomassa da cianobactéria Spirulina sp. LEB 18, cultivada em meio Zarrouk. Após a extração do biopolímero bruto, a amostra foi desengordurada com hexano e purificada com 1,2-carbonato de propileno. Foram determinadas as purezas e as propriedades térmicas no PHB purificado. O biopolímero utilizado para produzir as nanofibras apresentava 70 % de pureza. A técnica para produção de nanofibras foi o electrospinning. As microalgas que apresentaram máxima produtividade foram Nostoc ellipsosporum e Spirulina sp. LEB 18 com rendimento de biopolímero 19,27 e 20,62 % em 10 e 15 d, respectivamente, na fase de máximo crescimento celular. O maior rendimento de biopolímeros (54,48 %) foi obtido quando se utilizou 8,4 g.L-1 de NaHCO3, 0,05 g.L-1 de NaNO3 e 0,1 g.L-1 de K2HPO4. A condição que proporcionou maior pureza do PHB foi a 130 ºC e 5 min de contato entre o solvente (1,2-carbonato de propileno) e o PHB. As análises térmicas para todas as amostras foram semelhantes em relação ao PHB padrão (Sigma-Aldrich). A purificação com 1,2-carbonato de propileno foi eficiente para o PHB extraído de microalga, alcançando pureza acima de 90 %. A condição que apresentou menores diâmetros de nanofibras foi ao utilizar solução contendo 20 % de biopolímero solubilizado em clorofórmio. As condições do electrospinning que apresentou nanofibras com diâmetros de 470 e 537 nm foram, vazão 150 µL.h-1 , diâmetro do capilar 0,45 mm e voltagens entre 24,1 e 29,6 kV, respectivamente. A microalga Spirulina sp. LEB 18 produz PHB ao utilizar menores concentrações de nutrientes no meio de cultivo, que pode ser purificado com 1,2-carbonato de propileno. Este biopolímero possui aplicabilidade para produção de nanofibras.

Cruzamento dialélico parcial entre variedades locais do Paraná e variedades sintéticas de milho

Os objetivos deste trabalho foram determinar as capacidades geral e específica de combinação entre variedades locais e sintéticas de milho e identificar cruzamentos que reúnam características de interesse agronômico, com vistas à síntese de variedades. O dialelo parcial foi realizado com 11 variedades sintéticas cruzadas com cinco variedades locais do Paraná. As combinações híbridas resultantes foram avaliadas juntamente com as cinco variedades locais genitoras e com cinco híbridos comerciais, em blocos completos ao acaso com quatro repetições, em São João do Triunfo e Londrina, PR. Houve interação genótipo x local para a maioria dos caracteres avaliados, com predominância da interação da capacidade geral de combinação x local. As melhores estimativas de capacidade geral de combinação do grupo dos sintéticos foram observadas para ST09 e ST04 e, no grupo das variedades, para MC45 e IAPAR 50, considerando-se o conjunto das características e de locais. As melhores combinações híbridas (MC34 x ST04, IAPAR 50 x ST07, MC47 x ST09, MC45 x ST02, MC51 x ST04 e MC45 x ST01) apresentaram estimativas positivas de capacidade específica de combinação quanto à produtividade, em ambos os locais. Existem combinações híbridas com potencial para síntese de novas variedades com padrões de produtividade, altura de planta, posição relativa da espiga e percentagem de espigas danificadas e de plantas acamadas e quebradas melhores que os observados em variedades locais per se e mais semelhantes aos dos híbridos comerciais.

Comparação de técnicas na avaliação da qualidade de silagens de milho

Métodos ‘in vivo’ são ideais para avaliar o valor nutritivo dos alimentos, porém são caros, demorados e avaliam poucos alimentos por vez. Portanto, métodos ‘in vitro’ e ‘in situ’ têm sido freqüentemente utilizados. Entre estes, tem se destacado a técnica de produção de gases ‘in vitro’, a qual vem sendo amplamente utilizada, particularmente pelos países do Hemisfério Norte. A sua modificação, tornando-a mais prática e semi-automatizada, tem impulsionado a sua utilização no Brasil. No entanto, a validação do uso desta técnica nos sistemas tropicais de produção animal necessita ainda ser estabelecido. O objetivo deste trabalho foi testar a técnica de produção cumulativa de gases ‘in vitro’, na avaliação da qualidade fermentativa e nutritiva de silagens de milho, e comparar seus resultados com os métodos tradicionais de digestibilidade ‘in vitro’ e de degradabilidade ‘in situ’. Para tanto foram utilizadas como ferramenta de pesquisa, silagens de milho colhidas em diferentes estágios de desenvolvimento e submetidas à diferentes níveis de compactação à ensilagem. Utilizado complementarmente à análise químico-bromatológica, o método de produção de gases ‘in vitro’ demonstrou ser uma boa ferramenta para avaliação da qualidade dos alimentos para ruminantes. Quando comparado ao método in vitro tradicional, possui as vantagens do método ‘in situ’ por estimar também a cinética da degradação ruminal do alimento. Contudo, é mais prático e, por possibilitar conhecer as taxas de degradação de diferentes frações dos alimentos, foi também mais sensível. Além disso, embora necessitando ainda adequada validação in vivo, permitiu estimar a eficiência da síntese microbiana ruminal.