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Uso do bacillus subtilis como agente de biocontrole de fitopatógenos da cultura de soja
(2021) Sindy Pereira Montino; Felipe da Silva Figueira
Atualmente a soja é uma das culturas de maior importância econômica para o Brasil e o mundo, sendo uma das principais fontes de renda nas exportações brasileiras. Um dos grandes desafios enfrentados pela sojicultura é o controle de patógenos causadores de doenças, dentre as quais a ferrugem, causada pelo fungo Phakopsora pachyrhizi, merece destaque devido a sua severidade, fácil dispersão e potencial de dano, podendo gerar perdas de até 90% na cultura. O controle de doenças como a ferrugem é feito, principalmente, através do uso de fungicidas, produtos de alta toxicidade que vem causando problemas ambientais e à saúde humana ao longo dos anos. Nesse cenário, o controle biológico apresenta microrganismos não patogênicos capazes de inibir o desenvolvimento de patógenos como uma alternativa inteligente de manejo de doenças, dentre os quais o B. subtilis é uma das espécies mais estudadas. A rizobactéria se ressai por atuar inibindo uma vasta gama de fitopatógenos através de interações de antagonismo ou indução de resistência sistêmica em plantas. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o B. subtilis como agente de biocontrole de fitopatógenos da cultura da soja. Para o experimento foi adotando um delineamento de blocos ao acaso, com quatro repetições. Seis tratamentos foram estudados: T1, testemunha (sem aplicação), T2, B. subtilis em V3; T3, padrão fungicida; T4, B. subtilis em V3 + padrão fungicida; T5, B. subtilis em todas as aplicações e T6, B. subtilis + padrão fungicida em todas as aplicações, nos quais foram realizadas cinco aplicações: no estádio vegetativo da soja (V3), no estádio reprodutivo (R1) e três aplicações finais com intervalo de 15 dias. Avaliou-se no experimento: severidade de doença, desfolha e produtividade. Os resultados mostraram que o B. subtilis se apresenta como uma alternativa promissora no controle da ferrugem quando utilizado como parte de um programa de manejo integrado de doenças, contribuindo com a redução do uso de fitossanitários, sem que haja perdas na produtividade, uma vez que os tratamentos T4 e T6 registraram as menores médias de severidade e desfolha, juntamente com uma produtividade similar ao tratamento T3.
Spodoptera frugiperda (lepidoptera: noctuidae) e fungos associados : perspectivas ecológicas e biotecnológicas
(2021) Bruna Novais Silva; Taídes Tavares dos Santos
A atuação de insetos-praga é um dos principais fatores responsáveis pelas quedas em produtividade agrícola e prejuízos econômicos no Brasil e no mundo. Entre esses insetospraga, destaca-se a lagarta Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae), cujo controle é baseado principalmente em métodos químicos, que são prejudiciais ao ambiente e à saúde humana e animal, além de potencialmente selecionarem populações de lagartas resistentes aos produtos em uso. Investigações da microbiota associada aos insetos e aos substratos a eles circundantes pode contribuir para o entendimento do papel ecológico desses microrganismos, bem como possibilitar insights para o desenvolvimento de produtos e/ou processos de interesse biotecnológico. Diante disso, o objetivo deste estudo foi investigar a interação entre S. frugiperda e fungos ambientais visando à seleção de agentes microbianos com potencial de uso biotecnológico. Para isso, lagartas foram coletadas em campo e criadas em laboratório com dieta natural (folhas de milho da variedade IPR 164 desinfectadas). Durante a criação, foi realizado o monitoramento do ambiente visando a detecção macroscópica de fungos e, foi avaliada a presença destes microrganismos por meio de cultivo. Além disso, foi analisada a eficiência dos métodos de desinfecção superficial das folhas de milho destinadas à alimentação de lagartas. Investigou-se, ainda, a presença de fungos filamentosos e leveduriformes cultiváveis associados à superfície corpórea S. frugiperda e, realizou-se um bioensaio de triagem para atividade inseticida com os fungos mais frequentemente isolados. Entre os resultados, fungos não foram detectados macroscopicamente durante a criação das lagartas, embora tenham sido constatados por meio de cultivo. A comparação entre os protocolos de desinfecção superficial demostrou que o protocolo empregado em rotina laboratorial (denominado como I) permitiu o crescimento de diversos microrganismos (fungos e bactérias), enquanto o protocolo proveniente da literatura (denominado II) se mostrou eficiente na eliminação de microrganismos epifíticos e patogênicos em potencial. Quanto à microbiota do corpo de S. frugiperda, é possível afirmar com veemência que fungos estão frequentemente associados a ela, uma vez que foi possível obter esses microrganismos a partir de todos os insetos amostrados. Com relação ao tamanho populacional, verificou-se maior ocorrência de fungos filamentosos (média ± desvio padrão = 3,5 x 101 ± 3,2 x 101 UFC/lagarta) do que de leveduras (5,0 x 100 ± 5,1 x 100 UFC/lagarta). As 33 morfoespécies (19 de fungos filamentosos e 14 leveduriformes) obtidas foram agrupadas em oito morfotipos (quatro de fungos filamentosos e quatro de leveduras). Representantes de cada um dos três morfotipos mais frequentes (F3, F2 e L1) foram utilizados no bioensaio de atividade inseticida. Numa escala qualitativa de toxicidade, o fungo filamentoso F3 e a levedura L1 mostraram-se atóxicas. Por outro lado, o fungo filamentoso F2, identificado como Cladosporium sp., foi classificado como pouco tóxico. Apesar da baixa toxicidade, esse fungo pode ser considerado como um bom candidato a ser explorado na perspectiva de obtenção de produtos biotecnológicos de interesse para a agricultura. Estudos complementares futuros devem ser conduzidos visando caracterizar quantitativamente a atividade inseticida de metabólitos desse fungo (Cladosporium sp. F2) contra S. frugiperda, bem como elucidar o(s) composto(s) responsáveis por essa atividade.
Filogenia molecular de fungos do trato digestivo de Phylloicus spp. (Trichoptera: Calamoceratidae)
(2021) Gabriela da Paz Serafim; Samuel Mazzinghy Alvarenga
Os fungos são organismos eucarióticos presentes em diversos ambientes, incluindo resíduos biológicos, solo e biomassa de plantas e algas. Algumas espécies de insetos se alimentam de biomassa vegetal e degradam lignocelulose com eficiência para produzir glicose como fonte de energia. Dentre as espécies de insetos que vivem em associação com fungos lignocelulolíticos no trato digestivo, destacam-se as pertencentes ao gênero Phylloicus Müller. O presente estudo propõe uma filogenia entre espécies de fungos que vivem em simbiose com larvas de Phylloicus spp., a fim de elucidar relações de parentesco entre espécies fúngicas celulolíticas e não-celulolíticas. As análises de diversidade foram feitas analisando as sequências da região ITS de 83 isolados fúngicos e usando os métodos de inferência Bayesiana e Máxima Verossimilhança. As topologias geradas foram idênticas e altamente suportadas por repetições de bootstrap e Probabilidade Posterior Bayesina. Os resultados sugerem que eventos evolutivos de expansão, contração ou transferência lateral de genes ocorreram durante a expressão de enzimas celulolíticas (CAZymes) em espécies fúngicas, sendo um fator que contribuiu para saltos inter-reinos de hospedeiros e para a adaptação a uma variedade de estilos de vida.
Estabelecimento do cultivo contínuo para produção de exopolissacarídeo de Haemophilus influenzae tipo b, e comparação com a operação em batelada alimentada
(2021) Alan Gomes Lima; Raphael Contelli Klein
A infecção por Haemophilus Influenzae tipo b (Hib) era a principal causa de meningites bacterianas, principalmente em crianças menores de 5 anos de idade e idosos. Após a introdução da vacina conjugada de Hib em alguns países, houve uma redução de 99% das doenças invasivas. Hib possui em sua estrutura um polímero formado por moléculas de poliribosil-ribitol-fosfato (PRP) que é considerado principal fator de virulência e utilizado para formulação das vacinas contra essa bactéria. Em meados da década de 80, esse polímero na sua forma pura não obteve sucesso na imunização, no entanto, após a conjugação com uma proteína carreadora este antígeno se tornou eficaz para geração de memória imunológica. A produção da vacina de Hib é composta por três grandes etapas sendo elas: upstream (produção); downstream (recuperação) e conjugação química ao toxóide tetânico. Essas etapas apresentam gargalos para otimização e melhorias nos processos envolvidos. As melhores condições para crescimento celular e produção de PRP são desfavoráveis à estabilidade da molécula, que tem seu peso molecular diminuído durante o tempo de fermentação. Por este motivo, o presente trabalho adotou o cultivo contínuo como uma forma de garantir as melhores condições para crescimento celular e produção de PRP, além de proporcionar uma condição de maior estabilidade para molécula produzida. Outra modificação implementada foi a precipitação direta do caldo fermentado com etanol 40%, para recuperação do produto. O cultivo contínuo demonstrou ser um bom candidato a substituição do processo tradicional adotado, com uma produtividade 300% maior que a batelada alimentada. Já adição de etanol 40% ao caldo fermentado demonstrou aumentar a eficiência do processo de recuperação de PRP através da metodologia de filtração tangencial.
Produção de celulases por fungos filamentosos utilizando resíduos de algodão como substrato
(2022) Pedro Ferreira de Medeiros Neto; Felipe da Silva Figueira
O uso da celulase em larga escala ainda é limitado devido ao seu custo elevado de produção, assim, os processos industriais seguem utilizando métodos químicos tradicionais. A procura por um modo de produção mais viável, para obter grandes quantidades de celulase, tem expectativas no uso da biomassa lignocelulósica de resíduos agroindustriais, principalmente pelo seu baixo custo comercial e grande disponibilidade. Através do uso dos resíduos do algodão, uma das principais culturas na agricultura do país e na região oeste da Bahia, realizou-se o estudo da produção de celulases fúngicas. Utilizando os fungos filamentosos Trichoderma harzanium 4127 e Penicillium janthinellum 3921 avaliou-se o potencial de produção de cada substrato, os resíduos na forma de fibrilha, caroço moído e torta do algodão, através da fermentação em estado sólido (FES). Realizou-se, através do planejamento de Plackett-Burman, a FES com o fungo Penicillium janthinellum 3921 e o caroço de algodão moído, com a finalidade de conseguir melhores resultados, onde foi possível obter com os parâmetros controlados de pH, temperatura, umidade, Tween-80 e nitrogênio, uma atividade de FPase de 0,8216 U/g.
Avaliação do potencial da síntese de carotenoides totais das microalgas Chlamydomonas sp. e Scenedesmus sp. isoladas de fontes dulcícolas da Região Oeste da Bahia
(2022) Ozânia Nascimento Bomfim; Felipe da Silva Figueira
A classe de corantes e pigmentos sintéticos são utilizados em diferentes processos industriais para aderir coloração aos produtos. O uso desses compostos têm sido relatados como causadores de danos à saúde, provocando doenças como alergias, complicações digestivas e câncer. Diante da necessidade de produtos de origem natural, os carotenoides, um conjunto de aproximadamente 850 moléculas, estão amplamente distribuídos na natureza e são produzidos por plantas e microrganismos, possibilitando a produção em larga escala, sem causar danos ao meio ambiente e à saúde dos consumidores. Essas biomoléculas desempenham funções essenciais tais como, atividade pró-vitamina A, antioxidante, fortalecimento do sistema imunológico, sinalização celular, proteção contra degeneração macular relativa à idade, proteção da pele, redução do risco de doenças degenerativas e cardiovasculares. Considerando esses benefícios, têm-se a necessidade de alternativas para a produção em larga escala de carotenoides, e as microalgas estão sendo apresentadas como grandes promissoras desse potencial. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a capacidade da síntese de carotenoides totais das microalgas Chlamydomonas sp. e Scenedesmus sp. obtidas de fontes dulcícolas da Região Oeste da Bahia e cultivadas sob condições de estresse. As linhagens das microalgas foram cultivadas por 20 dias, em meio ASM1, sob depleções de 50 e 70% de nitrogênio e variações de temperatura, incidência luminosa e homogeneização. Os resultados obtidos indicam que as condições impostas influenciam na densidade celular e na produção de carotenoides totais. Ao fim dos experimentos as melhores condições e produção de carotenoides totais por parte da microalga Chlamydomonas sp. foi de 0,972 (± 0,049) mg/g na condição A70% e Scenedesmus sp. foi de 0,380 (± 0,006) mg/g na condição A50%.
Seleção de estirpes de fungos endofíticos do Pequizeiro (Caryocar coriaceum Wittm) para controle de fitopatógenos em diferentes condições de crescimento
(2024) Edielma de Oliveira Lara; Taides Tavares dos Santos
Fungos endofíticos são microrganismos específicos que residem em tecidos vegetais, estabelecendo uma simbiose mutualística sem causar sintomas patogênicos ou danos ao hospedeiro. Essa simbiose promove o crescimento das plantas, conferindo-lhes resistência contra patógenos e estresses ambientais, além de melhorar a absorção de nutrientes e a tolerância a condições adversas. Esta pesquisa investigou a diversidade e o potencial biotecnológico de fungos endofíticos associados às folhas e frutos do pequizeiro (Caryocar coriaceum Wittm), focando na seleção de estirpes adaptadas a fatores ambientais e em campo. Dez isolados de fungos endofíticos do pequizeiro, integrantes da coleção de culturas microbianas do Centro Mutidisciplinar de Luís Eduardo Magalhães (CMLEM), foram selecionados entre aqueles com capacidade de inibir o crescimento de fitopatógenos in vitro. Os isolados foram reativados a partir do estoque (Castellani). Após reativação (28 °C ± 2 por até sete dias), os aspectos macromorfológicos foram contrastados com os previamente descritos. Quatro isolados foram escolhidos, devido ao seu grau de esporulação, para ensaios de caracterização funcional e avaliação de resistência a estresses abióticos, incluindo crescimento em diferentes meios de cultura, sob estresse salino, em diferentes temperaturas e pHs. A micromorfologia dos fungos foi explorada por meio de microcultivo, permitindo a observação de estruturas vegetativas e reprodutivas sob microscópio óptico. Os resultados indicaram que o fungo V5F2 demonstrou crescimento ótimo nos meios BDA e SDA, mais baixo em meios salinos e Czapeck. O V10F2 exibiu excelente crescimento, exceto no BDA sem hidróxido de sódio. Com relação à temperatura, todos os isolados, exceto o fungo V5F2, demonstraram um crescimento completo, a 25ºC, indicando uma boa adaptação à temperatura ambiente. Contudo, nenhum dos isolados foi capaz de alcançar um crescimento satisfatório a 40ºC, o que indica uma incapacidade geral de adaptação a condições de temperatura extrema. Em relação ao pH, a maioria dos isolados cresceu bem, exceto V5F2 em pH ácido. No que diz respeito à elucidação taxonômica, o isolado V10F2 foi identificado como pertencente ao gênero Rhizoctonia. Novos esforços devem ser empreendidos a fim de alcançar a identificação dos demais isolados.
Investigação do potencial de spirulina máxima como bioinsumo na soja.
(2024) Pâmela Souza de Oliveira; Felipe da Silva Figueira
A agricultura moderna enfrenta o desafio de aumentar a produtividade de forma sustentável. Neste contexto, a busca por alternativas aos fertilizantes químicos levou à investigação de biofertilizantes de microalgas, como a Spirulina máxima . Este estudo analisa o impacto da Spirulina máxima no crescimento de plântulas de soja: Glycine max (L.) Merril, avaliando sua eficácia como bioestimulante em concentrações de 1, 3 e 5 g/L. As sementes foram tratadas antes da germinação em papel germitest, avaliando-se o crescimento radicular, aéreo, germinação e massa seca. Os resultados mostraram que a Spirulina máxima melhora significativamente o crescimento radicular em todas as concentrações, com melhor desempenho a 1 g/L. No entanto, houve inibição do crescimento aéreo em entre eles e o controle, e os demais testes não mostraram diferença significativa. Estes resultados sugerem que a Spirulina máxima é um potente enraizador, essencial para a absorção de nutrientes e água, e que sua combinação com outros bioestimulantes pode otimizar o crescimento aéreo, promovendo uma agricultura mais sustentável.
Avaliação de sorgo (sorghum bicolor) e algodão (gossypium l.) pré-tratados com ultrassom quanto a tolerância ao estresse salino na fase de germinação
(2024) Élen Juliane Vasconcelos Cardoso; Aurizangela Oliveira de Sousa
Zonas áridas e semiáridas enfrentam desafios na produtividade vegetal devido à salinidade da água e do solo, impactando a germinação e emergência das plântulas. A salinidade reduz o potencial osmótico, prejudicando a absorção de água e inibindo o metabolismo vegetal para o desenvolvimento da planta. O priming, especialmente o ultrassônico (US), é uma abordagem para melhorar o desempenho de sementes, pois oferece vantagens por ser de fácil aplicação e rápida operação, gerando múltiplos efeitos sobre as sementes. Este estudo investigou o efeito do priming ultrassônico em sementes de algodão (Gossypium hirsutum L.) e sorgo (Sorghum bicolor) sob estresse salino. Sementes comerciais de algodão e sorgo foram tratadas com ultrassom a potências de 20, 40 e 60W por 10 segundos e testadas em condições de estresse salino (NaCl 200 mM) e controle (água destilada). A germinação, o comprimento das plântulas, a massa fresca, a concentração de proteínas solúveis totais e a atividade da peroxidase do guaiacol (GPX) foram monitorados. Os resultados mostraram que o priming ultrassônico melhorou significativamente a taxa e a velocidade de germinação, mesmo sob estresse salino, em todas as potências avaliadas. No algodão, o ultrassom aumentou a concentração de proteínas solúveis e a atividade de GPX, indicando uma melhor resposta antioxidante e tolerância ao estresse. No sorgo, a ultrasonicação aumentou a taxa de germinação e o índice de velocidade e também melhorou o comprimento da raiz e a massa fresca das plântulas. A análise de componentes principais revelou que os tratamentos com 60W e 40W se destacaram, especialmente sob condições de estresse, mostrando respostas fisiológicas e bioquímicas diferenciadas. Estas técnicas podem aumentar a germinação das sementes levando ao aumento da produtividade das plantações e ativar mecanismos de defesa em sementes, sendo soluções promissoras para regiões salinizadas e áridas com escassez de água.
Avaliação da redução de temperatura por degrau na fermentação alcoólica VHG
(2024) Francisca Fernanda Benta de Oliveira Leite; Kaio César da Silva Rodrigues
O bioetanol se apresenta como uma alternativa aos combustíveis fosseis por ser uma fonte renovável de energia. O dióxido de carbono liberado na sua queima é captado pelas plantas usadas como biomassa na sua produção. Porém, os custos associados ao processo produtivo e a elevada eficiência energética da gasolina colocam o bioetanol em segundo plano. Uma forma de aumentar a competitividade é obter maiores concentrações de etanol ao final da fermentação, sendo este um desafio ainda a ser superado no processo industrial. Nesse ponto, a fermentação em altíssima gravidade (VHG - sigla em inglês para very hight gravity), processo normalmente conduzido em baixas temperaturas, se apresenta como uma alternativa. No entanto, fermentações VHG possuem alguns gargalos, como a baixa produtividade em etanol e o elevado consumo de água de resfriamento para manutenção da fermentação em baixas temperaturas. Esse projeto teve como objetivo avaliar se fermentações VHG conduzidas inicialmente em alta temperatura (34 °C - valor comumente utilizado em fermentações industriais) e finalizadas em baixa temperatura (28 °C - valor comumente utilizado em fermentações VHG) proporcionaria maiores desempenhos em comparação a fermentações VHG convencionais conduzidas a temperaturas constantes. Assim, foi avaliada a aplicação de degraus de temperatura (redução abrupta) em diferentes concentrações de etanol, visando encontrar o melhor momento para redução da temperatura. Com isso, foi possível verificar, com base nas velocidades instantânea e específica de produção de etanol, que o melhor momento para aplicação de degrau é no início da inibição gerada pelo produto, em uma concentração de etanol de 40 g·L-1. Esse resultado representa bases científicas para o melhoramento dos processos fermentativos VHG para produção de bioetanol.
Avaliação da estabilidade de celulases produzidas por penicillium janthinellum 3921 em caroço moído de algodão
(2024) Adriana Oliveira dos Santos Sampaio; Felipe da Silva Figueira
As celulases são enzimas responsáveis pela degradação da celulose, sua produção em escala industrial iniciou-se por volta da década de 80 para diversas finalidades, incluindo, aditivo de ração animal, clarificação de sucos e vinhos, dentre outros. Uma das aplicações mais recentes das celulases é na hidrólise de materiais lignocelulósicos. O algodão é uma das principais commodities da agroindústria no Brasil, e seu processamento resulta em diversos coprodutos como caroço, casca e torta. Estes coprodutos possuem uma característica promissora que é o alto conteúdo de celulose que representa uma valiosa fonte de açúcares fermentescíveis. A obtenção de extratos enzimáticos na forma comercial envolve etapas dispendiosas, financeira e energética, apresentando como consequência o alto custo na produção de enzimas. Torna-se, portanto, necessário a busca por formas de produção economicamente viável. No entanto, somente obter as enzimas não é o suficiente, é necessário conhecer o comportamento dessas enzimas e garantir que elas possuam características adequadas para uma aplicação eficiente. O presente trabalho teve por objetivo analisar a estabilidade enzimática de celulases produzidas por fermentação em estado sólido (FES) com Penicillium janthinellum 3921, utilizando como substrato o caroço moído de algodão. O extrato celulolítico foi obtido utilizando condições otimizadas, sendo elas: concentração de inóculo de 5,05x107 (esporos/mL), temperatura de 29ºC, concentração de nitrogênio e polissorbato de 5% e pH 4,8. O efeito da temperatura sobre as enzimas foi avaliado em pH fixo de 4,8 utilizando diferentes temperaturas (30, 40, 50, 60 e 70 °C) ao longo de 24 horas. Durante esse período, alíquotas foram retiradas nos tempos de 0, 2, 4, 6, 9, 12 e 24 horas de incubação para a determinação das atividades enzimáticas. A influência do pH foi analisada sob temperatura constante de 25 °C, utilizando os pHs de 3, 4, 5, 6, 7 e 8. Ambos os experimentos foram conduzidos em banho-maria para a incubação. Os resultados demonstraram que as celulases são mais estáveis e ativas nas temperaturas de 30 e 40°C. Em relação ao pH, as enzimas mostraram um desempenho melhor em pH 6 e 7 com queda significativa da atividade em valores de pH mais elevados, como 8.
Prospecção científica, tecnológica e triagem de leveduras ambientais quanto à produção de enzimas hidrolíticas de interesse biotecnológico
(2023) Antonia Fábia do Nascimento Freire; Taides Tavares dos Santos.
O Cerrado brasileiro é o segundo maior bioma do Brasil e a savana mais rica em diversidade vegetal, animal e microbiana do mundo. Micro-organismos desse bioma representam uma fonte rica de bioinsumos com importantes aplicações biotecnológicas. Fungos ambientais leveduriformes produzem enzimas hidrolíticas, as quais contribuem para o crescimento e adaptação desses organismos a diferentes substratos e condições ambientais, além de apresentarem potencial emprego biotecnológico no desenvolvimento de produtos e otimização de bioprocessos industriais. Os objetivos deste trabalho foram isolar fungos leveduriformes de frutos da lobeira (Solanum licocarpum) e do maracujá do cerrado (Passiflora cincinnata), analisar, por meio de uma triagem, leveduras ambientais quanto à produção de enzimas hidrolíticas de interesse biotecnológico e, realizar sua prospecção científica e tecnológica. Para isso, leveduras endofíticas associadas a frutos e pseudofrutos de caju (6 isolados) e fruto do pequi (um isolado), associadas à superfície corpórea de Spodoptera frugiperda (6 isolados) e saprófitas de grãos de milho (2 isolados) foram reativadas (Batata Dextrose Ágar- BDA, 25 ± 3°C, 48 h). Foram utilizados, também, três isolados advindos de partes internas de frutos de lobeira. Todas as leveduras foram triadas quanto à capacidade de produção de amilases, celulases, pectinases e proteases em meio sólido e foram calculados índices de atividade enzimática (IAE). Com relação à prospecção científica e tecnológica, realizou-se um levantamento bibliográfico nas bases de dados MEDLINE/PubMed, World Wide Science, Scientific Electronic Library Online (SCIELO) e Catálogo de teses dissertações da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). A prospecção tecnológica foi realizada nos bancos de dados do Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI), European Patent Office (EPO) e The United States Patent and Trademark Office (USPTO). Observou-se, a partir da triagem de atividade enzimática que, do total de isolados testados (18), 44,4% demonstraram atividade celulolítica, 27,8% demonstraram atividade amiloítica e 22,2% apresentaram atividade pectinolítica. Nenhum isolado apresentou atividade proteolítica. Os isolados LC2, LC1 e P2L1 se destacam por apresentar atividade para três (celulase, amilase e pectinase) das quatro enzimas testadas. Os melhores IAEs foram observados para o isolado LC2, atingindo melhor IEA para atividade celulítica em pH ácido. No que diz respeito à prospecção científica e tecnológica, foram identificados um total 91.873 artigos científicos e 445.453depósitos de patentes. Das patentes depositadas, o maior volume corresponde à enzima protease, que possui vasta aplicação industrial, principalmente como constituinte de detergentes. No INPI, foram analisados o número de patentes por país, demonstrado que os EUA foi o país que mais realizou depósito de patentes. O ano de 2015 se destacou como o com maior quantidade de publicações. Quanto à classificação internacional de patentes (IPC), houve destaque para para produção de álcool combustível com quatro publicações no total. Concluiu-se, por meio deste estudo, que há diversas perspectivas de aplicação tecnológica e inovação com enzimas hidrolíticas advindas de leveduras. Além disso, leveduras com potencial biotecnológico, como os isolados LC2, LC1 e P2L1, podem ser obtidas a partir de substratos ambientais. Esforços incrementais devem ser empreendidos visando caracterizar taxonomicamente as leveduras utilizadas neste estudo, bem como as atividades enzimáticas desempenhadas por elas a fim de gerar novos produtos e/ou processos biotecnológicos.
Otimização da produção de celulases utilizando subproduto de algodão como substrato
(2023) Renata Pereira Miranda; Felipe da Silva Figueira
As celulases são enzimas que tem a capacidade de despolimerizar as cadeias de celulose da biomassa lignocelulósica produzindo unidades de açúcares menores pela ação das endoglucanases, exoglucanases e β-glicosidases. Estas enzimas têm várias aplicações nas indústrias de biocombustíveis, têxtil, alimentos, dentre outras. A aplicação das celulases na indústria é restrita pelo seu custo de produção. Assim, utilizar substratos e métodos de produção viáveis e otimizar a produção das celulases é necessário para tornar o processo mais econômico. O objetivo desse trabalho foi otimizar a produção de celulases por fermentação em estado sólido (FES) com Penicillium janthinellum 3921 utilizando resíduo de algodão como substrato. Após as análises dos substratos (caroço moído e mistura de torta e fibrilha), o caroço moído foi escolhido para a otimização. As análises estatísticas de Plackett-Burman (PB) com as variáveis temperatura, pH, polisorbato 80, inóculo, água e nitrogênio, indicaram um efeito significativo da água, temperatura e polisorbato 80 na produção de celulases. Além disso, a otimização baseada no delineamento composto central rotacional (DCCR) mostrou que valores de água de 6,1 mL, temperatura de 27,9°C e 4,3% de polisorbato 80, foram ótimos para produção de celulases.
Isolamento e caracterização de microrganismos encontrados na mina subterrânea de Araçuaí/MG
(2023) Eduardo Antonio Garabetti Garcia Santana; Felipe da Silva Figueira
O isolamento e caracterização de microrganismos em ambientes subterrâneos desempenham um papel crucial na compreensão da diversidade microbiana e das adaptações desses seres vivos a condições extremas. A mina subterrânea, em particular, representa um ambiente único e desafiador para a sobrevivência dos microrganismos devido às condições físicas, químicas e biológicas específicas encontradas nesse local. Além disso, esse ecossistema subterrâneo é um patrimônio biotecnológico ainda não explorado em sua totalidade. O presente estudo teve como objetivo analisar amostras coletadas na mina subterrânea de Araçuaí – MG, com a finalidade de isolar e caracterizar os microrganismos presentes na microbiota cavernícola. Para alcançar esse propósito, foram empregadas diversas técnicas, incluindo a coloração de Gram, o teste de catalase, o teste de coagulase, a avaliação da produção de biofilme e seu crescimento em distintos meios de cultivo. Em conjunto, essas técnicas contribuem para uma caracterização mais completa e precisa dos microrganismos em questão. A coloração de Gram fornece informações sobre a estrutura celular e a morfologia, enquanto o teste de catalase e o teste de coagulase ajudam a identificar grupos específicos de bactérias e sua resposta a condições de oxigênio. Já a produção de biofilme revela características relacionadas à virulência e resistência, sendo útil na análise do potencial patogênico dos microrganismos em estudo. Com base nas técnicas utilizadas, sete espécies de bactérias e dois tipos de fungos foram identificados durante o cultivo em quatro meios de cultura selecionados: Batata Desxtrose Ágar (BDA), caseiro, Tuovinen & Kelly (T&K) e T&K adaptado. Assim, o estudo de isolamento e caracterização de microrganismos na mina subterrânea de Araçuaí – MG proporcionou informações sobre a diversidade microbiana presente nesse ambiente extremo. As técnicas empregadas revelaram suas características estruturais, respostas a condições de oxigênio e potencial patogênico. Essas descobertas contribuem para a compreensão da ecologia dos microrganismos em ambientes subterrâneos e têm implicações práticas em diversos campos, como a medicina, a biotecnologia.
Influência dos defeitos pontuais nas propriedades luminescentes do silicato de cálcio com potencial uso na agricultura
(2023) Daniel Prado da Fonseca; Heveson Luis Lima de Matos
O silicato de cálcio possui propriedades interessantes desde o ponto de vista físico, químico e até biológico. Estas características, quando relacionadas, propiciam a este material uma vasta gama de aplicação. Do ponto de vista da agricultura, as recentes constatações na literatura o colocam como possível candidato a conversor indireto de luz ultravioleta para luz visível, e assim ter aplicação como um fotoestimulante na agricultura. Atrelado a isto, estão as vantagens ecológicas oferecidas no processo de síntese deste material, podendo ser obtido a partir de resíduos agroalimentares e ter potencial na redução do uso de defensivos agrícolas, bem como na elevação da produtividade. No entanto, é necessário um estudo amplo de suas propriedades luminescentes, que tem origem na caracterização dos defeitos pontuais mais prováveis formados em sua estrutura e que dão origem à emissão no visível. Dessa forma, nós desenvolvemos um estudo atomístico, no qual, por meio de um conjunto de potenciais interatômicos, é possível descrever as propriedades físicas e químicas do material, e, consequentemente, analisar os mecanismos de formação de defeitos pontuais associados com as propriedades luminescentes. Com a utilização da estratégia de duas regiões de Mott-Littleton, foi possível determinar qual tipo de defeito é mais provável de ocorrer na estrutura do silicato de cálcio, tanto intrinsecamente quanto quando dopado com íons lantanídeos.
Coberturas comestíveis de alginato de sódio com óleo essencial de alecrim-pimenta na qualidade pós-colheita de peras williams
(2023) Cássia Teodoro Barbosa Lopes; Jamilly Ribeiro Lopes.; Milena Fernandes da Silva (coorientadora)
Os revestimentos comestíveis surgem com uma alternativa pós-colheita para melhorar a qualidade de frutos Revestimentos alimentícios tende a conservar os alimentos de modo a aumentar sua durabilidade e estabilidade por formarem uma camada protetora na superfície da fruta retardando a perda de umidade e a troca gasosa. A adição de óleos essenciais como o óleo extraído do alecrim-pimenta a esses revestimentos pode conferilos maior potencial de conservação à medida que tais óleos apresentam propriedades antimicrobiana e antioxidante. Entre os mais relevantes frutos tropicais atualmente, a pera (Pyrus communis L.) vem ganhando protagonismo sendo o terceiro fruto de clima temperado mais comercializados no Brasil. Na tentativa de entregar ao consumidor frutos de boa qualidade, novas tecnologias pós-colheita estão surgindo, tais como a aplicação de revestimentos comestíveis. Este estudo objetivou avaliar o efeito dos revestimentos de alginato de sódio acrescidos com óleo essencial de alecrim-pimenta na conservação de peras ao longo do armazenamento em condições diferentes. O óleo foi analisado quanto a densidade, para avaliar os revestimentos foi feita análises de Espectroscopia ao Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Difração de raios X (DRX) e para avaliar as frutas foram feitas análises de perda de massa, teor de sólidos solúveis e pH. Quanto a análise de FTIR não foi possível perceber alteração, possivelmente, devido a que a quantidade de óleo essencial utilizada não suficiente para alterar a estrutura, porém, na análise de DRX foi possível perceber aumento da região amorfa dos difratogramas com adição do óleo essencial, mostrando um efeito plastificante do óleo essencial. As coberturas à base de alginato de sódio não influenciaram o pH, nem a perda de massa e o teor de sólidos solúveis das peras para o tempo avaliado e a quantidade de óleo essencial escolhida.
Avaliação da fermentação alcoólica VHG em batelada alimentada com diferentes técnicas de redução da temperatura: modelagem e simulação
(2023) Marcos Souza Araújo; Kaio César da Silva Rodrigues
O processo de fermentação alcoólica para produção de etanol de sacarose (primeira geração - 1G) tem como principal limitação a toxicidade do etanol à levedura Saccharomyces cerevisiae. Durante o processo, o etanol se acumula no caldo fermentativo, inibindo o crescimento celular e, consequentemente, sua própria produção. Dessa forma, o processo é limitado à utilização de mostos com concentrações moderadas de substrato, o que resulta na obtenção de vinhos com baixa concentração de etanol (8 a 12 graus Gay-Lussac). A utilização de baixas temperaturas aumenta a tolerância da levedura ao etanol, possibilitando a realização de fermentações com maiores cargas de substrato (VHG, do inglês, very high gravity), com consequente produção de vinhos mais concentrados em etanol. No entanto, a produtividade volumétrica é relativamente baixa devido às baixas velocidades metabólicas da levedura em baixas temperaturas. No presente trabalho, avaliou-se a partir da modelagem e simulações, o processo fermentativo descontínuo alimentado VHG em diferentes condições de redução da temperatura (degraus e rampas), utilizando parâmetros cinéticos obtidos da literatura para linhagem industrial de levedura. Inicialmente, simulou-se uma fermentação VHG à temperatura constante de 28 °C (condição comumente reportada na literatura em fermentações VHG), para ser utilizada como controle. Na sequência, foram simuladas fermentações VHG aplicando três estratégias de redução da temperatura de 34 para 28 °C durante o processo, no caso um degrau, três degraus e rampas, nas quais avaliou-se os melhores momentos para reduzir a temperatura com base da concentração de etanol no caldo fermentativo. Por fim, investigou-se a influência do tempo de enchimento no desempenho do processo utilizando as melhores condições obtidas para as estratégias de redução de temperatura estudadas. O desempenho das condições simuladas foi avaliado em termos de tempo de processo (tP) e produtividade volumétrica em etanol (PE) considerando a conversão de substrato de 98%. No geral, todas as estratégias avaliadas proporcionaram maior PE em comparação à fermentação controle. A partir da variação do tempo de enchimento, foi possível alcançar melhora de 20,55% em PE com relação ao controle, devido à redução de tP. Esses resultados mostram que as estratégias propostas podem ser uma alternativa para viabilizar fermentações VHG, colaborando não só para redução do consumo de água na indústria, bem como para redução de custos globais do processo, associados com a necessidade de equipamentos de grande volume, recuperação do etanol e destinação da vinhaça.
Produção e caracterização de filmes de alginato de sódio e quitosana com extrato de Lafoensia pacari
(2025) Luís Carlos Biesek de Oliveira; Jamilly Ribeiro Lopes
Este trabalho teve como objetivo a produção e caracterização de filmes a base de alginato de sódio (AS) e quitosana, incorporando extrato foliar de Lafoensia pacari, visando sua aplicação como curativo ativo para reparação tecidual. Os filmes foram elaborados a partir de uma técnica filmogênica, com variações nas concentrações do extrato vegetal. A caracterização físico química dos filmes foi realizada utilizando-se as técnicas de Espectroscopia de Absorção no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios X (DRX), teor de umidade e teor de intumescimento.As análises macroscópicas dos filmes revelaram variações na coloração de acordo com o material base utilizado. O filme de alginato apresentou coloração completamente transparente, enquanto o de quitosana teve uma tonalidade levemente amarelada. Nos filmes contendo o extrato de Lafoensia pacari, observou-se uma coloração uniforme, amarelada e opaca, evidenciando a influência do extrato na modificação da aparência visual do material. Nos grupos com maior concentração de extrato, os filmes apresentaram um tom esverdeado, sugerindo a interação do extrato vegetal com os polímeros.Quanto à análise FTIR, os resultados mostraram que a reticulação com CaCl2 e a adição do extrato vegetal não induziram a formação de novos picos significativos, mas houve um alargamento nas bandas, indicando um aumento no número de ligações entre os grupos funcionais dos polímeros e do extrato vegetal. Já as análises de DRX revelaram que a reticulação e a adição do extrato promoveram a transformação da estrutura cristalina para uma estrutura mais amorfa, o que é vantajoso para aplicações médicas, visto que esse aumento da amorfização melhora a flexibilidade e a capacidade de absorção de água do material, características essenciais para curativos.Embora os resultados tenham sido satisfatórios em vários aspectos, ainda são necessários testes adicionais para confirmar a eficácia do material, como avaliações de atividade antimicrobiana, liberação de compostos ativos, biodegradabilidade e estudos de citotoxicidade.
Desenvolvimento de metodologia para monitoramento da concentração de etanol em fermentações alcoólicas de pequena escala
(2025) Francyslayne de Jesus Oliveira; Orientador: Kaio César da Silva Rodrigues Coorientador: Pedro Dias Pinto
O aumento na demanda global por energia, somado às exigências ambientais, tem impulsionado o uso de fontes mais sustentáveis, como o etanol, um biocombustível limpo e renovável. O Brasil, segundo maior produtor mundial, está expandindo sua produção e promovendo o desenvolvimento de novas tecnologias. O etanol é produzido majoritariamente a partir da fermentação do caldo de cana-de-açúcar, onde a sacarose é convertida em etanol, CO2 e outros compostos secundários. Durante o processo, o CO2 é liberado do meio e carrega consigo parte dos compostos voláteis, como água e etanol, criando um sistema constituído de duas fases, líquida e vapor. Dada a relevância econômica, a otimização da produção de etanol é um tema que desperta grande interesse, envolvendo geralmente estudos em pequena escala devido ao baixo custo e a facilidade de execução. Nesse contexto, o monitoramento da concentração dos compostos presentes no caldo fermentativo, especialmente o etanol, é fundamental. Contudo, técnicas tradicionais de quantificação geralmente são lentas ou complexas, dificultando a sua utilização. Assim, métodos mais práticos são desejáveis. O presente trabalho buscou, então, desenvolver uma metodologia simples para monitoramento da concentração de etanol em fermentações alcoólicas de pequena escala com base em conceitos de equilíbrio líquido-vapor e balanço de massa e na estequiometria da fermentação. A partir de um conjunto de equações, foi obtido um modelo matemático para determinação da concentração de etanol em função da perda de massa e temperatura do sistema. Para fins de validação, dados calculados através do modelo foram comparados com resultados obtidos por meio de cromatografia líquida de alta eficiência. Por fim, o modelo foi utilizado no monitoramento de uma fermentação alcoólica. Os resultados da validação, bem como da aplicação prática, atestaram a precisão do modelo e evidenciaram a sua capacidade de oferecer uma alternativa simples e eficaz aos métodos convencionais na determinação da concentração de etanol.
Docking molecular na identificação de novos receptores para o delta 9 Tetrahidrocanabinol (THC)
(2025) Beatriz Paiva dos Santos; Aurizângela Oliveira de Sousa
Os fitocanabinoides presentes na maconha (Cannabis sativa) têm sido alvo de estudos, especialmente o THC, conhecido por seus efeitos psicotrópicos e terapêuticos. Embora os receptores CB1 e CB2 sejam os principais receptores do THC, outras moléculas podem atuar para o desenvolvimento das condições fisiológicas associadas ao uso da planta. Este trabalho investigou, por meio do estudo de docking molecular, potenciais proteínas receptoras para o THC, visando ampliar o entendimento das interações moleculares possíveis e os efeitos biológicos decorrentes. Para isso, foram realizadas buscas no Protein Data Bank (PDB) para seleção de estruturas proteicas de origem humana com resolução =3 Å. A validação do protocolo foi feita via redocking com ligantes originais, utilizando o AutoDock Vina. Os modelos gerados foram analisados no Discovery Studio, considerando a afinidade de ligação e as interações presentes no sítio ativo. Os resultados confirmaram a interação esperada do THC com os receptores canabinoides CB1 e CB2, mas também revelaram dois outros prováveis receptores com afinidade ao fitocanabinoide, foram eles: TRPV4 e DRD3. A interação do THC com esses receptores pode estar associada aos processos fisiológicos de osmorregulação, mecanossensibilização e recompensa emocional. Dessa maneira, esse estudo contribui para a maior compreensão dos efeitos biológicos e reações adversas decorrentes do uso terapêutico do composto.

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