PPGCTA - Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos
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Item Processo de bioconversão de monoterpenos em derivados de valor agregado(UFVJM, 2019) Vespermann, Kele Aparecida Costa; Molina, Gustavo; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Molina, Gustavo; Pantoja, Lilian de Aráujo; Paulino, Bruno NicolauO mercado de aditivos alimentares é uma parcela expressiva da indústria de alimentos processados, que vêm buscando, sob a pressão dos consumidores, a utilização de aditivos de origem natural em suas formulações. As limitações impostas pela obtenção via extração natural desses compostos têm incentivado a produção por via biotecnológica. Neste contexto a utilização de biocatalisadores eficientes pode tornar esses processos interessantes do ponto de vista de industrial e econômico, deste modo a seleção de microrganismos de ambientes naturais surge como uma possibilidade para obtenção de tais biocatalisadores. Tal ferramenta é recorrentemente utilizada para a seleção de biocatalisadores para a bioconversão de monoterpenos, que envolvem também a caracterização adequada do processo e a avaliação de parâmetros que forneçam maiores produtividades. A biotransformação de limoneno e α- pineno têm sido estudada com afinco e propiciado a seleção de microrganismos e desenvolvimento de bioprocessos com possibilidades de aplicação em escala industrial. Este estudo relata a capacidade de bioconversão de α-pineno e limoneno por linhagens bacterianas endofíticas isoladas de Polygala fimbriata e de uma linhagem fúngica isolada de Eucalyptus spp. Dentre os 15 microrganismos isolados de Polygala fimbriata, 10 bactérias mostraram-se resistentes ao limoneno e 9 ao α-pineno, sendo que as linhagens mais robustas, LBA1213 e LBA12111 foram avaliadas quanto à formação de produtos a partir dos substratos monoterpênicos em processo de bioconversão. Posteriormente, as linhagens foram identificadas como Bacillus mycoides (LBA1213) e Bacillus spp. (LBA12111), e demonstraram o potencial de resistência a concentrações de até 10% (v/v) de α-pineno e/ou limoneno. Ambas as linhagens converteram o α-pineno em derivados oxigenados, com a formação majoritária de verbenol e de 2 outros compostos minoritários, não identificados. Posteriormente o isolamento e seleção de linhagens a partir de Eucalyptus spp. foi executado de modo a se efetivar a utilização de um novo método de seleção de linhagens robustas para a bioconversão de monoterpenos, consistindo num processo de três cultivos por plaqueamento com duração de 9 dias. Este teste resultou na seleção do fungo LBA1323, com potencial em utilizar α-pineno e limoneno como fonte de carbono e transformá-los majoritariamente a terpineno-4-ol (426,14±140,92 mg/L) e α-terpineol (360±56 mg/L), respectivamente. Na sequência, foi identificado que a formação de terpineno-4-ol é não indutível, considerando que não houve alteração da produção sob efeito da indução enzimática. A análise ultramorfológica deste bioprocesso indicou efeitos tóxicos de α-pineno sobre a linhagem LBA1323, e possivelmente do terpineno-4-ol. Finalmente, os estudos de permeabilização celular por congelamento-descongelamento e sonicação, e a utilização de etanol como cosolvente e sistema de micelas reversas com Tween 80 não acarretaram em ganhos na produção de terpineno-4-ol. Em suma, este trabalho trata-se do primeiro relato na literatura do isolamento de linhagens a partir de Polygala fimbriata, bem como da utilização de Bacillus mycoides em ensaios de bioconversão de monoterpenos. Ademais, permitiu o isolamento de uma nova linhagem fúngica de Eucalyptus spp. potencial para a produção de terpineno-4-ol a partir de α-pineno, tratando-se do segundo trabalho da literatura que envolve a formação majoritária deste composto em processos fermentativos, além da capacidade desta mesma linhagem em bioconverter o limoneno a α-terpineol.Item Isolamento de microrganismos resistentes a limoneno e caracterização do mecanismo molecular(UFVJM, 2019) Teixeira, Filipe Augusto; Molina, Gustavo; Mendes, Tiago Antônio de Oliveira; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Mendes, Tiago Antônio de Oliveira; Ramos, Cíntia Lacerda; Queiroz, Marisa Vieira deOs compostos de aroma são um dos ingredientes mais utilizados nas indústrias de alimentos e bebidas, e têm recebido grande atenção por parte dos consumidores por produtos naturais e obtidos com menor impacto ao meio ambiente. Desta forma, a alternativa mais apropriada para a substituição dos tradicionais processos de formulação química para obtenção destes compostos é pela produção biotecnológica. Além do apelo ambiental, esta estratégia se destaca pelas vantagens na especificidade de produção e condições brandas de processo. O limoneno, monoterpeno muito abundante no Brasil obtido a partir do processamento de laranja, além do seu baixo custo e disponibilidade, é muito estudado em processos de bioconversão, tornando-se um candidato promissor para a obtenção de compostos de maior valor agregado. Entretanto, sua toxicidade para microrganismos é um fator limitante para o desenvolvimento de novos bioprocessos. Com a finalidade de viabilizar o emprego desta estratégia, a bioprospecção por microrganismos robustos e que sejam capazes de tolerar a toxicidade de solventes orgânicos, como a dos terpenos, tem sido colocada em prática de forma corriqueira. Neste enfoque, este trabalho teve como objetivos principais, isolar microrganismos com perfil de resistência ao limoneno, identificá-los por marcadores genéticos e investigar os potenciais mecanismos moleculares relacionados a este fenótipo. A partir de fontes vegetais, foram isolados e selecionados 29 microrganismos com tolerância a 2% de limoneno. Com o uso de marcadores moleculares (16S rRNA e região ITS), sete isolados puderam ser identificados, sendo seis bactérias e uma levedura. Todos os representantes bacterianos pertencem ao gênero Bacillus, sendo dois deles identificados a nível de espécie, como B. cereus e B. mycoides. A levedura isolada foi identificada como Meyerozyma caribbica. Uma comparação do perfil de crescimento e posterior teste de viabilidade celular revelou indícios de que o limoneno possa exercer efeito bacteriostático em representantes do gênero Bacillus. Através de abordagem computacional, os genomas de cinco leveduras utilizadas pela indústria de alimentos foram comparados ao genoma de M. caribbica. Esta genômica comparativa resultou na identificação de 58 agrupamentos de genes exclusivos de M. caribbica e que contém 26 genes relacionados a transportadores do tipo MFS. Após dosar limoneno intracelular de quatro leveduras expostas ao terpeno, foi possível observar que os níveis presentes em M. caribbica são menores do que aqueles encontrados nas outras leveduras submetidas ao processo. Desta forma, foi possível inferir que o mecanismo de resistência pode estar relacionado aos genes codificantes de proteínas transportadoras. Os resultados deste trabalho representam importante avanços na busca de potenciais microrganismos capazes de tolerar o limoneno e que sejam passíveis de serem utilizados para viabilizar a produção de compostos de valor agregado a partir deste terpeno.