Bioprodução de pediocina por Pediococcus pentosaceus ET34 em resíduo agroindustrial hidrolisado bagaço de cana-de-açúcar / Bioproduction of Pediocin by Pediococcus pentosaceus ET34 in hydrolyzed sugar cane bagasse agroindustrial residue

Um dos grandes desafios nas indústrias alimentícia, farmacêutica e agropecuária é a busca por novos compostos para substituir os antibióticos. Como possíveis candidatos estão as bacteriocinas para serem utilizados paralelamente aos antibióticos ou até substituí-los. As bactérias ácido-láticas podem produzir substâncias inibitórias semelhantes às bacteriocinas (BLIS - bacteriocin-like inhibitory substances) que possuem efeito bacteriostático ou bactericida contra diferentes grupos de bactéria sendo largamente utilizadas como bioconservantes alimentares. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi o emprego de um resíduo agroindustrial, o hidrolisado de bagaço de cana-de-açúcar, como fonte de carbono em cultivos fermentativos para produção do BLIS pela cepa Pediococcus pentosaceus ET 34. Resultados revelaram que as células de ET34 foram capazes de crescer utilizando este resíduo agroindustrial como fonte de carbono e ensaios utilizando planejamento fatorial demonstraram que a agitação não influencia na produção de BLIS. Ao escalonar o cultivo em biorreatores, foi verificado que tanto o crescimento como a atividade antimicrobiana foram semelhantes aos obtidos em bancada com exceção da condição de 25% (v/v) de HBC (hidrolisado de bagaço de cana) que devido a maior viscosidade do meio, resultou em uma diminuição no crescimento e de produção de BLIS. O BLIS produzido por células de ET34 utilizando o HBC como fonte de carbono foi parcialmente purificado por sulfato de amônio e demonstrou atividade contra Listeria monocytogenes ATCC 934 e Salmonella enterica CECT 724. Desta maneira, pode-se concluir que Pediococcus pentosaceus ET34 foi capaz de crescer em meio contendo HBC como fonte de carbono produzindo BLIS em seu sobrenadante com ação frente a diferentes bactérias patogênicas. A possibilidade de utilizar uma fonte alternativa de carbono pode diminuir o custo de processo consideravelmente. Além disso, ensaios de planejamento fatorial, superfície de resposta e escalonamento em biorreator de bancada indicaram que concentrações baixas de HBC (5-15%, v/v) a 35 °C resultaram na maior produção de BLIS

The great challenge in the food, pharmaceutical and agricultural industries is the search for new compounds to replace antibiotics. Bacteriocins are possible candidates that can be used in parallel with the antibiotics or even to replace them. Lactic-acid bacteria can produce bacteriocin inhibitory substances (BLIS - bacteriocin-like inhibitory substances) that have a bacteriostatic or bactericidal effect against different bacterial species and are widely used as food bioconservatives. In this context, the aim of this work was to use of an agroindustrial waste, hydrolyzed sugarcane bagasse, as a carbon source in fermentative cultures for the production of BLIS by Pediococcus pentosaceus ET 34 strain. Results revealed that ET34 cells were able to grow using this agroindustrial residue as a carbon source, and trials using factorial design showed that agitation did not influence on the production of BLIS. When it was perform cultivation scale up in bioreactors, it was verified that both the growth and the antimicrobial activity were similar to those obtained in the workbench with the exception of the condition of 25% (v/v) of HBC (sugarcane bagasse hydrolyzate) that due to its higher viscosity, resulted in a decrease in growth and BLIS production. BLIS produced by ET34 cells using HBC as a carbon source that was partially purified by ammonium sulfate showed activity against Listeria monocytogenes ATCC 934 and Salmonella enterica CECT 724. Thus, it can be concluded that Pediococcus pentosaceus ET34 was able to grow in medium containing HBC as carbon source producing BLIS in its supernatant with action against different pathogenic bacteria. The possibility of using an alternative carbon source can greatly reduce the process cost. In addition, factorial design, response surface and scale up trials in bench bioreactors indicated that low concentrations of HBC (5-15% v/v) at 35 ºC resulted in higher BLIS production

Hidrolisado proteico da semente de cupuaçu como fonte de peptídeos inibidores da enzima conversora da angiotensina I / Hydrolyzed cupuassu seed protein as a source of angiotensin I- converting enzyme inhibitory peptides

Peptídeos com ação inibitória da enzima conversora da angiotensina I (ECA) podem ser obtidos a partir de diversos alimentos e exercer efeito anti-hipertensivo. O cupuaçu (Theobroma grandiflorum S.), fruto nativo da Amazônia, possui sementes comestíveis contendo proteína de reserva similar à do cacau (Theobroma cacao L.), as quais parecem ser fonte de peptídeos inibidores da ECA. Desse modo, o objetivo deste trabalho foi investigar in vitro a ocorrência de peptídeos inibidores da ECA no hidrolisado proteico da semente de cupuaçu obtido por ação da Alcalase. O hidrolisado revelou o desaparecimento de proteínas entre 27 a 180 kDa, incluindo as globulinas, e o surgimento daquelas abaixo de 15 kDa após 2 h de hidrólise, indicando a formação de peptídeos menores. O ensaio de atividade utilizando o substrato Abz-FRK(Dnp)-P-OH revelou que o hidrolisado total promoveu 65% de inibição da ECA e esse pool peptídico foi fracionado em cinco frações (F1-F5) por cromatografia em fase reversa (RP-HPLC). Após a etapa de purificação, o monitoramento da inibição apontou, ao final, duas frações (3.2.8 e 3.4.10) com maior atividade inibitória. Oito peptídeos foram identificados por LC-MS/MS, sendo três deles já conhecidos como inibidores da ECA. Outros cinco novos peptídeos identificados (FLEK, GSGKHVSP, LDNK, MVVDKLF e MEKHS) foram sintetizados e tiveram sua ação inibitória validada por ensaios in vitro. O peptídeo GSGKHVSP apresentou a menor IC50 (3,11 µM) e Ki (0,74 µM), sendo um inibidor tipo misto quanto ao seu mecanismo de inibição revelado pelo gráfico de Lineweaver-Burk. Os resultados permitem concluir que o isolado proteico da semente de cupuaçu pode ser uma fonte para obtenção de peptídeos anti-hipertensivos, a despeito de serem necessárias investigações sobre a resistência desses peptídeos à digestão gastrointestinal e a eficácia da inibição in vivo

Peptides with angiotensin I-converting enzyme (ACE) inhibitory activity may be obtained from several foods and cause antihypertensive effect. Cupuassu (Theobroma grandiflorum S.), a native fruit from Amazon, has edible seeds with a storage protein similar to that of cocoa (Theobroma cacao L.) which seems to have incrypted ACE inhibitor peptides. Thus, the aim of this project was to investigate the in vitro formation of ACE inhibitory peptides in protein hydrolysate from cupuassu seeds using Alcalase enzyme. The hydrolysate revealed the disappearance of proteins between 27 and 181 kDa after 2h hydrolysis, including the globulin, and the increase of those below 15 kDa, indicating the formation of peptides. The ACE inhibitory activity assays using the substrate Abz-FRK(Dnp)P-OH revealed the hydrolysate had 65% ACE inhibition and the pool of peptides was fractionated into five fractions (F1-F5) by reversed phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC). After the purification step, two fractions (3.2.8 e 3.4.10) exhibited the highest ACE-inhibitory activity. Eight peptides had been identified by LC-MS/MS and three of them were ACE inhibitors. The other newly identified peptides (FLEK, GSGKHVSP, LDNK, MVVDKLF and MEKHS) were synthesized and in vitro assayed for ACE inhibitory activity. The peptide GSGKHVSP had the lower IC50 (3.11 µM) and Ki (0.74 µM). Lineweaver-Burk plots suggest this peptide is a mixed-type inhibitor according to the inhibition mechanism. The results indicate that protein isolate from cupuassu seeds may be a good protein source of antihypertensive peptides and further investigation is needed in order to evaluate the resistance of these peptides to gastrointestinal digestion and the inhibitory activity in vivo

Isolation, taxonomic identification and investigation of the biotechnological potential of wild-type Meyerozyma guilliermondii associated with amazonian termites able to ferment D-xylose / Isolamento, identificação taxonômica e investigação do potencial biotecnológico de linhagem selvagem de Meyerozyma guilliermondii fermentadora de d-xilose associada a cupins da Amazônia

A wild-type yeast that could ferment D-xylose was isolated from the abdominal content of Nasutitermes sp. collected in the Central Amazon rainforest using sugarcane bagasse hemicellulosic hydrolyzate (SBHH) as selective medium. The yeast was identified as Meyerozyma guilliermondii. Its ability to ferment D-xylose was assessed using liquid medium containing Durham tubes. A fermentometer assay showed a low ethanol yield using D-xylose as the carbon source. Cell viability after heat shock and ethanol shock was 39.8% and 56.0%, respectively. Cultivation in SBHH (pH = 5.0) showed its capability to perform saccharification of this substrate, increasing total reducing sugar concentration to 42.6%. The log phase was observed between 36 and 108 hours of cultivation with a highest specific growth rate (µMAX) of 0.10 h-1. After 120 hours, 79.5% of total reducing sugar was consumed giving a biomass yield of 0.52 g/g. The final pH of SBHH (7.6) showed that M. guilliermondii was able to neutralize the acids of this substrate. These results agree with some predictions in the early eighties, which stated that investigations about microbial content of termite guts would provide new tools for bioconversion of lignocellulosic biomass to fuels and other added-value chemicals. This work is the first report for this species associated with termites in the Amazonian habitat.

Uma levedura selvagem fermentadora de D-xilose foi isolada do conteúdo abdominal de Nasutitermes sp., coletado na Amazônia Central usando Hidrolisado Hemicelulósico de Bagaço de Cana-de-açúcar (HHCA) como meio seletivo. A levedura foi identificada como Meyerozyma guilliermondii. Sua capacidade de fermentar D-xilose foi avaliada usando meio líquido contendo tubos de Durham. O isolado demonstrou moderada tolerância ao calor e ao etanol, com viabilidade celular de 39,8% e 56,0%, respectivamente, após submetida a estes fatores limitantes. O ensaio em fermentômetro demonstrou baixo rendimento de etanol usando D-xilose como fonte de carbono. O cultivo em HHCA (pH = 5,0) demonstrou sua capacidade de executar sacarificação e neutralização deste substrato, com aumento da concentração de açúcar redutor total em 42,6% e elevação do pH para 7,6. A fase log foi observada entre 36 e 108 horas de cultivo, com máxima taxa de crescimento específico (µMAX) de 0,10 h-1. Depois de 120 horas, 79,5% do açúcar redutor total foi consumido, com rendimento de biomassa de 0,52 g/g. Estes resultados endossam as predições de alguns autores, os quais propuseram, no início dos anos 80, que a investigação da microbiota intestinal de cupins proveria novas ferramentas para utilização de biomassa lignocelulósica e seus derivados. Este trabalho é o primeiro a reportar a ocorrência de Meyerozyma guilliermondii associada a cupins da Amazônia Central.

Efecto de hidrolizados de caseína o soja sobre el metabolismo glucídico en ratas / Effects of casein or soy hydrolysates on glucose metabolism in rats / Efeito de hidrolisados de caseína ou soja sobre o metabolismo glicídico em camundongos

El efecto de hidrolizados de caseína o soja sobre el metabolismo glucídico fue estudiado en ratas. Se determinaron las variaciones de la glicemia, insulinemia y aminoácidos plasmáticos después de alimentación por sonda con diferentes péptidos obtenidos por proteólisis de caseína o soja. Los productos de digestión fueron separados combinando diálisis, cromatografía de intercambio iónico y ultrafiltración. Dos proteínas enteras, tres fracciones peptídicas de cada proteína y dos mezclas de L-aminoácidos simulando la composición de la proteína entera fueron suministradas a las ratas mediante sonda nasogástrica (gavage). Las fracciones del hidrolizado de caseína produjeron niveles de insulinemia más elevados que las de la soja, con excepción de los péptidos con masa molecular entre 10 y 1 kDa. No se encontraron diferencias significativas (p<0,05) de insulinemia dentro de las fracciones del hidrolizado de caseína. El nivel de insulina plasmática luego del gavage con la fracción peptídica de la soja S10-1 fue significativamente más elevado que con otros grupos peptídicos de la soja. Elevaciones significativas de insulina se observaron luego de los gavage con L-aminoácidos libres. Correlaciones directas fueron observadas en la insulinemia con los niveles plasmáticos de Tre (p<0,01, r=0,78), Glu (p<0,01, r=0,85), Pro (p<0,01, r=0,76), Ala (p<0,05, r=0,66), Met (p<0,05, r=0,71), Fen (p<0,05, r=0,69) e His (p<0,05, r=0,71). Los resultados muestran que cuando se administran con glucosa, la insulinemia en la rata puede ser influenciada por la naturaleza de los péptidos de la soja, mientras que estas diferencias no se observaron en los péptidos de la caseína.

To determine the effects of different peptide mixtures on glycemic regulation in rats, plasma glucose, insulin and amino acid responses were monitored after gavage administration of different casein or soy digests obtained by in vitro hydrolysis. Peptides present in hydrolysates were separated combining dialysis, low pressure ion-exchange chromatography and ultrafiltration. Two intact proteins (casein and soy isolate), three peptide mixtures obtained from each protein and two free L-amino acid mixtures simulating dietary protein compositions were tested. The insulin responses after administration of the three casein peptide solutions were not significantly different (p<0,05). However, rat groups fed casein material had higher insulin concentrations than those fed soy material, except for animals fed soy peptides with molecular weight between 10 and 1 kDa (S10-1). Also, the insulin response after S10-1 gavage was statistically higher (p<0,05) than other soy-peptide solutions tested. Significant increase in insulin secretion was observed by rat groups after free L-amino acid gavages. The insulin response showed strong correlation with plasma Thr (p<001, r=078), Glu (p<001, r=085), Pro (p<001, r=076), Ala (p<005, r=066), Met (p<005, r=071), Phe (p<005, r=069) and His (p<005, r=071) concentrations. Results with soy peptide fractions indicate that the insulin secretion in rats can be influenced by the nature of the peptidic fraction administered, whereas in casein, these differences were not observed between digests.

O efeito de hidrolisados de caseína ou soja sobre o metabolismo glicídico foi estudado em camundongos. Foram determinadas as variações da glicemia, insulinemia e aminoácidos plasmáticos depois de alimentação por sonda com diferentes peptídeos obtidos por proteólise de caseína ou soja. Os produtos de digestão foram separados combinando a diálise, a cromatografia de intercâmbio iônico e a ultrafiltragem. Duas proteínas inteiras, três fra­ções peptídicas de cada proteína e duas misturas de L-aminoácidos simulando a composição da proteína inteira foram fornecidas aos camundongos através de sonda nasogástrica (Gavage). As frações do hidrolisado de caseína produziram níveis de insulinemia mais elevados que as da soja, com exceção dos peptídeos com massa molecular entre 10 y 1 kDa. Não foram encontradas diferenças significativas (p<0,05) de insulinemia dentro das frações do hidrolisado de caseína. O nível de insulina plasmática depois do gavage com a fração peptídica da soja S10-1 foi significativamente mais elevado que com outros grupos peptídicos da soja. Elevações significativas de insulina foram observadas depois dos gavage com L-aminoácidos livres. Correlações diretas foram observadas na insulinemia com os níveis plasmáticos de Tre (p<0,01, r=0,78), Glu (p<0,01, r=0,85), Pro (p<0,01, r=0,76), Ala (p<0,05, r=0,66), Met (p<0,05, r=0,71), Fen (p<0,05, r=0,69) e His (p<0,05, r=0,71). Os resultados mostram que quando se administram com glicose, a insulinemia no camundongo pode ser influenciada pela natureza dos peptídeos da soja, enquanto que estas diferenças não se observaram nos peptídeos da caseína.

Influência da adubação verde e diferentes adubos orgânicos na produção de fitomassa aérea de atroveran (Ocimum selloi Benth. ) / Influence of green manure and different organic manure on production of aereal phytomass of Ocimum selloi

Este trabalho teve por objetivo verificar o efeito de diferentes adubos orgânicos em associação ou não com adubo verde na produção de folhas de Ocimum selloi Benth., planta nativa do Brasil. O experimento foi conduzido na área experimental da Embrapa Meio Ambiente (CNPMA), localizado no município de Jaguariúna, em duas áreas distintas, sendo uma delas submetidas anteriormente ao plantio e incorporação de adubo verde (Crotalaria juncea). Os tratamentos utilizados foram T1 - testemunha (solo sem adubação), T2 - cama de aviário (5 kg m-2), T3 - hidrolisado de peixe (produto comercial Fishfértil - 5 mL m-2) e T4 - composto orgânico (4 kg m-2). A colheita foi realizada 180 dias após o plantio, em janeiro de 2011, sendo colhidas as plantas úteis (quatro plantas por parcela). Avaliou-se o rendimento de fitomassa fresca e seca. O delineamento experimental adotado foi o esquema fatorial 2x4, com quatro repetições (blocos). As médias obtidas foram submetidas à análise de variância seguida de teste de médias (Tukey). Com base nos resultados obtidos, pode-se concluir que a cama de aviário apresentou resultados mais satisfatórios quanto à produção de folhas de Ocimum selloi quando comparados aos demais tratamentos orgânicos, não se observando incremento nos resultados pela associação com o adubo verde Crotalaria juncea.

The aim of this work was to avail the effect of different manures in association or nor with green manure on yield of leaves of Ocimum selloi Benth. The assay was accomplished on experimental area of Embrapa Environmental (Jaguariúna district), at two different spaces (with or without green manure Crotalaria juncea). The treatments used were T1 - witness (no manure), T2 - chicken manure (5 kg m-2), T3 - commercial product Fishfértil - 5 mL m-2) and T4 - composting (4 kg m-2). The cut was realized on 180 days after the planting (january - 2011), and were collected four plants/ plot. The yield of dried and fresh Ocimum selloi phytomass was availed. The experimental design was factorial scheme (2x4), with four repetitions. The treatment with chicken manure showed best results on Ocimum selloi leaves yield than the others treatments, but did not was influence by using Crotalaria juncea.

Xylitol production from wheat straw hemicellulosic hydrolysate: hydrolysate detoxification and carbon source used for inoculum preparation / Produção de xilitol em hidrolisado hemicelulósico de palha de trigo: destoxificação do hidrolisado e fonte de carbono utilizada para o preparo do inóculo

Wheat straw hemicellulosic hydrolysate was used for xylitol bioproduction. The use of a xylose-containing medium to grow the inoculum did not favor the production of xylitol in the hydrolysate, which was submitted to a previous detoxification treatment with 2.5 percent activated charcoal for optimized removal of inhibitory compounds.

Hidrolisado hemicelulósico de palha de trigo foi utilizado para a bioprodução de xilitol. O uso de meio contendo xilose para crescer o inóculo não favoreceu a produção de xilitol no hidrolisado, que foi submetido a um tratamento prévio de destoxificação com 2.5 por cento de carvão ativo para remoção otimizada de compostos inibitórios.