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Síntese de corantes naturais pela oxidação de compostos fenólicos utilizando lacases fúngicas

Laccases are oxidoreductase enzymes found in different organisms with an important role in their metabolic processes. Due to the ability of these enzymes to modify the structure of phenolic compounds producing natural products with low toxicity, they can be used in biotechnological processes for ind...

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Autor principal:	Santos, Camila Souza Almeida dos
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2020
Assuntos:	Fungos Enzimas - Análise Erva-mate Micro-organismos - Cultura e meios de cultura Corantes e coloração (Microscopia) Fungi Enzymes - Analysis Mate plant Microorganisms - Culture and culture media Stains and staining (Microscopy) CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::MICROBIOLOGIA::MICROBIOLOGIA APLICADA Ciências Ambientais
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5074
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spelling	riut-1-50742020-07-16T06:01:07Z Síntese de corantes naturais pela oxidação de compostos fenólicos utilizando lacases fúngicas Synthesis of natural dyes by the oxidation of phenolic compounds using fungal laccases Santos, Camila Souza Almeida dos Maciel, Giselle Maria http://lattes.cnpq.br/1525661213489573 Martins, Lucia Regina Rocha https://orcid.org/0000-0002-9018-7176 http://lattes.cnpq.br/0301804822998646 Maciel, Giselle Maria http://lattes.cnpq.br/1525661213489573 Gomes, Renata Rodrigues http://lattes.cnpq.br/4672669767697565 Brugnari, Tatiane http://lattes.cnpq.br/4563253301000671 Fungos Enzimas - Análise Erva-mate Micro-organismos - Cultura e meios de cultura Corantes e coloração (Microscopia) Fungi Enzymes - Analysis Mate plant Microorganisms - Culture and culture media Stains and staining (Microscopy) CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::MICROBIOLOGIA::MICROBIOLOGIA APLICADA Ciências Ambientais Laccases are oxidoreductase enzymes found in different organisms with an important role in their metabolic processes. Due to the ability of these enzymes to modify the structure of phenolic compounds producing natural products with low toxicity, they can be used in biotechnological processes for industrial and environmental applications. The production and use of synthetic dyes has increased in the past years consequently causing more environmental impacts, such as contamination of water due to the release of industrial effluents with a high degree of toxicity. The oxidation process mediated by the laccase, allows the synthesis of natural dyes that can be used in textile, food and cosmetics industries, resulting in less damage to the environment. The aim of the present study was to evaluate the biotechnological potential of fungal laccases for the synthesis of natural dyes. Laccases were produced by individual and co-culture of the fungi Microsphaeropsis arundinis and Trametes villosa in static liquid culture medium containing different inducers of ligninolytic enzymes. After the growth of fungi, the activity of the laccase in the crude enzyme extract was determined spectrophotometrically by monitoring the oxidation of 2,2’-azino-bis (3- ethylbenzothiazoline-6-sulfonic) (ABTS). The enzymatic characterization of the laccase enzyme was analyzed on sodium polyacrylamide-dodecyl sulfate gel (SDSPAGE), with silver staining and ABTS gel zymogram. The synthesis of dyes by the action of laccases was evaluated in reactions with gallic acid, ferulic acid and yerba mate extract. The antioxidant potential of the reaction products was determined using the methods of 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) and Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP). It was observed that the co-cultivation of the fungi M. arundinis and T. villosa presented enzymatic activity 99.93% and 26% higher than the individual cultures of M. arundinis and T. villosa, respectively. Three different laccase isoenzymes were identified, two isoenzymes in M. arundinis and one isoenzyme in T. villosa. The natural dyes synthesized in reactions with the laccases presented brown and yellow tones, which varied according to the concentrations of the substrates used in the reaction. The highest antioxidant activity was identified in sample six, obtained by the FRAP method, with 939 μmol/L equivalent of Trolox. The dyes resulting from the reactions between gallic acid and yerba mate extract (10 mg/mL) showed antimicrobial potential, through bacterial agglomeration, against S. aureus. The dyes used for more detailed characterizations showed intense brown colorings, demonstrating a great potential to be used in the cosmetic and textile industries. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) As lacases são enzimas da classe das oxidorredutases encontradas em diversos organismos e têm papel importante nos processos metabólicos dos mesmos. Devido à capacidade dessas enzimas em alterar a estrutura de compostos fenólicos e poder formar produtos naturais com baixa toxicidade, pode-se utilizá-las em processos biotecnológicos para aplicações industriais e ambientais. A produção de corantes sintéticos está aumentando cada vez mais e consequentemente causando mais impactos ambientais, tais como a contaminação dos corpos d’água devido à liberação de efluentes industriais com elevado grau de toxicidade. O processo de oxidação mediado pela lacase, possibilita a síntese de corantes naturais que podem ser utilizados em indústrias têxteis, alimentícias e de cosméticos, resultando em menores danos ao ambiente. O objetivo do presente estudo foi avaliar o potencial biotecnológico de lacases fúngicas para síntese de corantes naturais. As lacases foram produzidas pelo cultivo individual e conjunto dos fungos Microsphaeropsis arundinis e Trametes villosa em meio de cultura líquido estático contendo diferentes indutores de enzimas ligninolíticas. Após o crescimento dos fungos, a atividade da lacase no extrato bruto enzimático foi determinada espectrofotometricamente monitorando-se a oxidação do 2,2’-azino-bis(3-etilbenzotiazolina-6-sulfónico) (ABTS). A caracterização enzimática da enzima lacase foi analisada em gel de poliacrilamidadodecil sulfato de sódio (SDS-PAGE), com coloração de prata e zimograma em gel de ABTS. A síntese dos corantes pela ação das lacases foi avaliada em reações com ácido gálico, ácido ferúlico e extrato de erva-mate. O potencial antioxidante dos produtos das reações foi determinado utilizando-se os métodos de 2,2-difenil-1- picrilhidrazil (DPPH) e poder antioxidante de redução do íon férrico (FRAP). Observouse que o co-cultivo dos fungos Microsphaeropsis arundinis e Trametes villosa apresentou atividade enzimática 99,93% e 26% maior que os cultivos individuais, respectivamente. Foram identificadas três isoenzimas diferentes de lacase, duas isoenzimas no M. arundinis e uma isoenzima no T. villosa. Os corantes naturais sintetizados em reações com as lacases apresentaram tons de marrom e amarelo, que variaram de acordo com as concentrações dos substratos utilizados na reação. A maior atividade antioxidante foi identificada na amostra seis, obtida pelo método FRAP, apresentando 939 μmol/L equivalente de Trolox. Os corantes resultantes das reações entre ácido gálico e extrato de erva-mate (10 mg/mL) apresentaram potencial antimicrobiano, através da aglomeração bacteriana, contra S. aureus. Os corantes utilizados para caracterizações mais detalhadas apresentaram colorações marrom intensas, demonstrando um grande potencial para serem utilizadas nas indústrias cosméticas e têxtil. 2020-07-15T18:58:18Z 2021-03-29 2020-07-15T18:58:18Z 2020-03-27 masterThesis SANTOS, Camila Souza Almeida dos. Síntese de corantes naturais pela oxidação de compostos fenólicos utilizando lacases fúngicas. 2020. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2020. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5074 por embargoedAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental UTFPR
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description	Laccases are oxidoreductase enzymes found in different organisms with an important role in their metabolic processes. Due to the ability of these enzymes to modify the structure of phenolic compounds producing natural products with low toxicity, they can be used in biotechnological processes for industrial and environmental applications. The production and use of synthetic dyes has increased in the past years consequently causing more environmental impacts, such as contamination of water due to the release of industrial effluents with a high degree of toxicity. The oxidation process mediated by the laccase, allows the synthesis of natural dyes that can be used in textile, food and cosmetics industries, resulting in less damage to the environment. The aim of the present study was to evaluate the biotechnological potential of fungal laccases for the synthesis of natural dyes. Laccases were produced by individual and co-culture of the fungi Microsphaeropsis arundinis and Trametes villosa in static liquid culture medium containing different inducers of ligninolytic enzymes. After the growth of fungi, the activity of the laccase in the crude enzyme extract was determined spectrophotometrically by monitoring the oxidation of 2,2’-azino-bis (3- ethylbenzothiazoline-6-sulfonic) (ABTS). The enzymatic characterization of the laccase enzyme was analyzed on sodium polyacrylamide-dodecyl sulfate gel (SDSPAGE), with silver staining and ABTS gel zymogram. The synthesis of dyes by the action of laccases was evaluated in reactions with gallic acid, ferulic acid and yerba mate extract. The antioxidant potential of the reaction products was determined using the methods of 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) and Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP). It was observed that the co-cultivation of the fungi M. arundinis and T. villosa presented enzymatic activity 99.93% and 26% higher than the individual cultures of M. arundinis and T. villosa, respectively. Three different laccase isoenzymes were identified, two isoenzymes in M. arundinis and one isoenzyme in T. villosa. The natural dyes synthesized in reactions with the laccases presented brown and yellow tones, which varied according to the concentrations of the substrates used in the reaction. The highest antioxidant activity was identified in sample six, obtained by the FRAP method, with 939 μmol/L equivalent of Trolox. The dyes resulting from the reactions between gallic acid and yerba mate extract (10 mg/mL) showed antimicrobial potential, through bacterial agglomeration, against S. aureus. The dyes used for more detailed characterizations showed intense brown colorings, demonstrating a great potential to be used in the cosmetic and textile industries.
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Síntese de corantes naturais pela oxidação de compostos fenólicos utilizando lacases fúngicas

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