Desenvolvimento de materiais bioativos e biodegradáveis a partir de polissacarídeos

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dc.contributor.advisor1Fernandes, Kátia Flávia
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9737543228759171eng
dc.contributor.referee1Oliveira, Sérgio Botelho de
dc.contributor.referee2Caramori, Samantha Salomão
dc.contributor.referee3Campos, Ivan Torres Nicolau de
dc.contributor.referee4Pereira Júnior, Marcos Antonio
dc.contributor.referee5Fernandes, Kátia Flávia
dc.creatorCruz, Maurício Vicente
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1101464439144677eng
dc.date.accessioned2019-01-24T10:27:26Z
dc.date.issued2018-10-19
dc.description.abstractPlastics have become indispensable materials for modern society, with a wide variety of applications, mainly in the packaging sectors such as food, pharmaceuticals, cosmetics and chemical inputs. Although they have a number of associated economic advantages, plastics are responsible for a number of environmental problems, which have reached critical levels in all countries around the world. In this context, natural polymers appear as potential substitutes for synthetic polymers, since they have a low associated environmental impact. Cashew gum polysaccharide (CGP) and starch are materials that have excellent properties for the production of film-forming matrices, which can be exploited in several biotechnological applications. In this work, the CGP was evaluated for its potential use as a support for the immobilization of cell wall degradation enzymes produced by Trichoderma asperellum T00 (TCWDE) and it’s in vitro bioactivity was evaluated for the ability to inhibit the growth of fungi Aspergillus fumigatus and Penicillium sp. In addition, CGP films in association with polyvinyl alcohol (PVA) were produced and the fractional factorial design technique was used to study the effects of composition variation on its physical, mechanical and morphological properties. The films produced by the casting technique were analyzed for total carbohydrate content, transparency (wet and dry films), thickness, maximum breaking force, tensile strength, elongation percentage, structural stability and swell index in water, sodium acetate buffer and in glycine buffer. The morphology of the films was evaluated by scanning electron microscopy. The F7 and F8 formulations were bioactivated by immobilization of trypsin inhibitor molecules: Platypodium elegans trypsin inhibitor (PeTI), Acacia polyphylla DC trypsin inhibitor (AkTI), Inga laurine trypsin inhibitor (SW.) Willd (ILTI), and talisin a lectin/trypsin inhibitor isolated from the seeds of Talisia esculenta (St. Hil.) Radlk. In addition, the starch obtained from the fruits of lobeira (Solanum lycocarpum St. Hil) was used for the production of an edible packaging destined to the food industry. The results showed that the best condition for immobilization of EDPCT’s was obtained using the 1.0 mmol L-1 metaperiodate concentration and immobilization time of 20 min with a maximal activity of immobilized N- Acetylglucosaminidase (NAGase) of 30.1 (± 0.38) U mL-1. In the optimum immobilization condition, retention of 93, 41 and 24% was obtained for the enzymes NAGase, chitinase and β-1,3- glucanase, respectively. The CGP/TCWDE system proved to be very effective in inhibiting the growth of A. fumigatus, and inhibiting the growth of Penicillium sp. to a lesser extent. The Transmission Electron Microscopy evidenced the performance of EDPCT's on the cell wall of the target fungi. The lifetime of the CGP/TCWDE was evaluated during 200 days, where a reduction of 49.6% of the initial activity was observed after 40 days of dry storage at room temperature (25 °C). After this period, no further loss in activity was detected. The fractional factorial design revealed that the CGP has positive linear effect on the remaining total carbohydrate properties, transparency and maximum breaking strength. The PVA, on the other hand, had positive linear effect on the thickness, transparency, variation of area in water and the percentage of elongation; negative linear effect on swelling in glycine buffer; and negative quadratic effect on swelling in water and glycine buffer. The sodium metaperiodate (NaIO4) presented a linear negative effect on the properties of total carbohydrates remaining, thickness, transparency and water swell index. Scanning electron microscopy (SEM) revealed that the different formulations of CGP/PVA films show differences in micropore formation capacity during swelling in water (pH 7.0), in sodium acetate buffer (pH 4, 5) and in glycine buffer (pH 9.5). Principal component analysis confirmed the distinct behavior of the formulations and their properties, revealing the existence of three main components, which together account for 91% of the analyzed properties. Immobilization tests of trypsin inhibitors by trapping demonstrated greater efficiency in the 24 h immobilization time with efficiencies of 6.7; 42.5; 3.4 and 93.4% for PeTI inhibitors, AkTI, ILTI and Talisin, respectively. The films produced from the starch of the lobeira showed high transparency, and excellent absorption capacity of dyes and food fragrances. These characteristics favor the use of this material in different segments of the food industry.eng
dc.description.provenanceSubmitted by Franciele Moreira (francielemoreyra@gmail.com) on 2019-01-23T12:37:51Z No. of bitstreams: 2 Tese - Maurício Vicente Cruz - 2018.pdf: 6595835 bytes, checksum: 9e9f282d4ca4a7126df9bd266d58840c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5)eng
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dc.description.resumoOs plásticos tornaram-se materiais indispensáveis à sociedade moderna, com uma ampla variedade de aplicações, principalmente nos setores de embalagens como de alimentos, produtos farmacêuticos, cosméticos e insumos químicos. Porém, esses materiais plásticos são responsáveis por uma série de problemas ambientais, que têm atingido níveis críticos em todos os países ao redor do mundo. Neste contexto, os polímeros naturais surgem como potenciais substitutos aos polímeros sintéticos, uma vez que possuem baixo impacto ambiental associado. O polissacarídeo da goma do cajueiro (PEJU) e o amido são materiais que possuem excelentes propriedades para a produção de matrizes filmogênicas, que podem ser exploradas em aplicações biotecnológicas diversas. Neste trabalho, o PEJU foi avaliado quanto ao seu potencial uso como um suporte para a imobilização de enzimas de degradação da parede celular produzidas por Trichoderma asperellum T00 (EDPCT) e sua bioatividade in vitro foi avaliada quanto a capacidade de inibição do crescimento dos fungos Aspergillus fumigatus e Penicillium sp. Além disso, filmes de PEJU em associação com álcool polivinílico (PVA) foram produzidos e a técnica de planejamento fatorial fracionado foi utilizada para o estudo dos efeitos da variação da composição sobre suas propriedades físicas, mecânicas e morfológicas. Os filmes produzidos pela técnica de “casting” foram analisados quanto ao teor de carboidratos totais remanescentes, transparência (filmes úmidos e secos), espessura, força máxima na ruptura, força tênsil, percentual de elongação, estabilidade estrutural e índice de inchamento em água, em tampão acetato de sódio e em tampão glicina. A morfologia dos filmes foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura. As formulações F7 e F8 foram bioativadas mediante a imobilização de moléculas inibidoras de tripsina: inibidor de tripsina de Platypodium elegans (PeTI), inibidor de tripsina de Acacia polyphylla DC (AkTI), inibidor de tripsina de Inga laurina (SW.) Willd (IlTI), e talisina uma lectina/inibidora de tripsina isolada das sementes de Talisia esculenta (St. Hil.) Radlk. Adicionalmente, o amido obtido a partir dos frutos de lobeira (Solanum lycocarpum St. Hil) foi empregado para a produção de uma embalagem comestível destinada à indústria de alimentos. Os resultados evidenciaram que a melhor condição para a imobilização das EDPCT’s foi obtida usando a concentração de metaperiodato de sódio de 1,0 mmol L-1 e tempo de imobilização de 20 min, com uma atividade máxima de NAGase imobilizada de 30,1 (± 0,38) U mL-1. Na condição ótima de imobilização foi obtida a retenção de 93, 41 e 24% para as enzimas N-acetilglicosaminidase (NAGase), quitinase e β-1,3-glicanase, respectivamente. O sistema PEJU/EDPCT mostrou-se muito eficaz na inibição do crescimento de A. fumigatus, e uma inibição do crescimento de Penicillium sp. em menor extensão. A Microscopia Eletrônica de Transmissão evidenciou a atuação das EDPCT’s sobre a parede celular dos fungos-alvo. A vida útil do PEJU/EDPCT foi avaliada durante 200 dias, onde observou-se uma diminuição de 49,6% da atividade inicial após 40 dias de armazenamento em estado seco, à temperatura ambiente (25 oC). Após este período, nenhuma perda adicional na atividade foi detectada. O planejamento fatorial fracionado revelou que o PEJU possui efeito linear positivo sobre as propriedades de carboidratos totais remanescentes, transparência e força máxima na ruptura. O PVA por sua vez, apresentou efeito linear positivo sobre a espessura, transparência, variação de área em água e na porcentagem de elongação; efeito linear negativo sobre o inchamento em tampão glicina; e efeito quadrático negativo sobre o inchamento em água e em tampão glicina. O metaperiodato de sódio (NaIO4) apresentou efeito linear negativo sobre as propriedades de carboidratos totais remanescentes, espessura, transparência e índice de inchamento em água. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelou que as diferentes formulações dos filmes de PVA/PEJU, exibem diferenças quanto à capacidade de formação de microporos durante o intumescimento em água (pH 7,0), em tampão acetato de sódio (pH 4,5) e em tampão glicina (pH 9,5). A análise de componentes principais confirmou o comportamento distinto das formulações e suas propriedades, revelando a existência de três componentes principais, que conjuntamente explicam 91% das propriedades analisadas. Os ensaios de imobilização dos inibidores de tripsina por aprisionamento demonstraram maior eficiência no tempo de imobilização de 24 h com eficiências de 6,7; 42,5; 3,4 e 93,4% para os inibidores PeTI, AkTI, IlTI e Talisina, respectivamente. Os filmes produzidos a partir do amido da lobeira apresentaram elevada transparência, e excelente capacidade de absorção de corantes e fragrâncias alimentícias. Essas características favorecem o emprego deste material em diferentes segmentos da indústria de alimentos.eng
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEGeng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationCRUZ, M. V. Desenvolvimento de materiais bioativos e biodegradáveis a partir de polissacarídeos. 2018. 131 f. Tese (Doutorado em Ciências Biológicas) - Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2018.eng
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/9249
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal de Goiáseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentInstituto de Ciências Biológicas - ICB (RG)eng
dc.publisher.initialsUFGeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciências Biológicas (ICB)eng
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectBiopolímerospor
dc.subjectFilmespor
dc.subjectÁlcool poli(vinílico)por
dc.subjectPolissacarídeo da goma do cajueiropor
dc.subjectBiopolymerseng
dc.subjectFilmseng
dc.subjectPolyvinyl alcoholeng
dc.subjectCashew gum polysaccharideeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICAeng
dc.titleDesenvolvimento de materiais bioativos e biodegradáveis a partir de polissacarídeoseng
dc.title.alternativeDevelopment of bioactive and biodegradable materials from polysaccharideseng
dc.typeTeseeng

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