Corpo Discente - Egressos
Elison de Souza Sevalho
| Título | BIOTRANSFORMAÇÃO DE LIMONENO E PINENO POR MICRORGANISMOS DA AMAZÔNIA | ||||||||||||||||||||||||
| Data da Defesa | 29/06/2023 | ||||||||||||||||||||||||
| Download | Visualizar a Tese(4.48MB) | ||||||||||||||||||||||||
Banca
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| Palavras-Chaves | Biocatálise; Monterpenos; Microrganimos amazônicos; Processos biotecnológicos; Novos biocatalisadores. | ||||||||||||||||||||||||
| Resumo | Uma das formas promissoras para o aproveitamento de subprodutos agroindustriais é através do desenvolvimento de processos biotecnológicos, como a biotransformação de terpenos para produção de inúmeros metabólitos de interesse industrial, como, por exemplo, a produção de bioaromas. A utilização de subprodutos agroindustriais da indústria cítrica e papel/celulose possuem alto teor de substratos, como limoneno e pineno, respectivamente, e são de grande interesse para produção de aromas. Também é de grande interesse a utilização de microrganismos isolados de diferentes fontes, como biocatalisadores para a produção desses compostos. Nesse contexto, esta Tese de doutorado teve como objetivo principal prospectar novos microrganismos da Amazônia com potencial para a biotransformação de limoneno e pineno, assim como otimizar as condições de processo para a produção de compostos de aroma valorizados comercialmente nas indústrias alimentícias, farmacêuticas e de cosméticos. O Capítulo 1 apresenta um artigo de revisão atualizado sobre o potencial biotecnológico de diferentes microrganismos como potenciais biocatalisadores em processos de biotransformação do limoneno e pineno. No capítulo 2 inicia a primeira etapa do trabalho prático com a seleção de 31 espécies de fungos ascomicetos dos gêneros Penicillium, Trichoderma, Pestalotiopsis e 16 basidiomicetos (Agaricomycetes) pertencentes a coleção de trabalho do Laboratório de Bioensaios e Microrganismos da Amazônia da Central Analítica, Universidade Federal do Amazonas. O screenning resultou em 9 fungos endofíticos, 2 basidiomicetos e 1 fungo aquático considerados potenciais candidatos à biotransformação do limoneno, uma vez que acumularam eventualmente compostos interessantes após 120 h de reação. No entanto, apenas Pestalotiopsis mangiferae LabMicrA-505 foi o fungo endofítico mais promissor encontrado na triagem, devido à sua capacidade de utilizar todo o R-(+)-limoneno como única fonte de carbono e energia em meio mineral, obtendo como principais derivados o limoneno-1,2-diol (74.13±0.81%) e limoneno-1,2-epóxido (1.88±0.08%) acumulados após 72 h de reação. No capítulo 3 refere-se aos experimentos de triagem de 11 linhagens de actinomicetos do gênero Streptomyces isolados de solos rizosféricos de ingá (Inga edulis Mart.) Dessas linhagens estudadas, apenas Streptomyces sp. LabMicra B270 foi umas das promissoras, devido à sua capacidade de utilizar todo o α-pineno como única fonte de carbono e energia em meio mineral, obtendo como principais produtos o cis-verbenol (57,39±0,07%), verbenona (37,80±2,10%) e viii mirtenol (4,81±2,02%) acumulados após 72 h de reação. A seguir, o capítulo 4 aborda o delineamento composto central rotacional (DCCR) empregado para otimizar os principais parâmetros do processo de produção de limoneno-1,2-diol a partir do limoneno pelo fungo Pestalotiopsis mangiferae LabMicrA-505. A otimização das variáveis analisadas pelo DCCR revelou que as condições ótimas para a biotransformação foram de 2.0% de substrato, 24 °C, 120 rpm e pH 6, resultando em um acúmulo de 98.34±1.53% de limoneno-1,2-diol depois de 96 h de reação. Estas pesquisas determinam o potencial destes microrganismos a serem utilizados como novos biocatalisadores. Estes resultados abrem precedentes para desenvolver a produção de aromas naturais e demonstrar o potencial do uso destes microrganismos obtidos da Amazônia em processos de biotransformação. | ||||||||||||||||||||||||
| Abstract | One of the promising ways to use agro-industrial by-products is through the development of biotechnological processes, such as the biotransformation of terpenes, for the production of many metabolites of industrial interest, such as bioaromas. The use of agro-industrial byproducts from the citrus industry and paper/cellulose has a high content of substrates, such as limonene and pinene, respectively, and is of great interest for the production of aromas. Also of great interest is the use of microorganisms isolated from different sources as biocatalysts for the production of these compounds. In this context, this doctoral thesis had as its main objective to prospect for new microorganisms from the Amazon with potential for the biotransformation of limonene and pinene, as well as to optimize the process conditions for the production of commercially valued aroma compounds in the pharmaceutical, and cosmetic industries. Chapter 1 presents an updated review article on the biotechnological potential of different microorganisms as potential biocatalysts in limonene and pinene biotransformation processes. In chapter 2, the first stage of the practical work begins with the selection of 31 species of ascomycete fungi of the genera Penicillium, Trichoderma, Pestalotiopsis and 16 basidiomycetes (Agaricomycetes) belonging to the work collection of the Laboratory of Bioassays and Microorganisms of the Amazon of Central Analytical, University Federal do Amazonas. Screening resulted in 9 endophytic fungi, 2 basidiomycetes, and 1 aquatic fungus being considered potential candidates for limonene biotransformation, since they eventually accumulated interesting compounds after 120 h of reaction. However, only Pestalotiopsis mangiferae LabMicrA-505 was the most promising endophytic fungus found in the screening, due to its ability to use all R-(+)-limonene as the only source of carbon and energy in mineral medium, obtaining as main derivatives the limonene-1,2-diol (74.13±0.81%) and limonene-1,2- epoxide (1.88±0.08%) accumulated after 72 h of reaction. In chapter 3, it refers to the results obtained by the experiments that contemplate the selection of 11 actinomycete strains of the genus Streptomyces isolated from rhizosphere soils of inga-cipó (Inga edulis Martius). Of these strains studied, only Streptomyces sp. LabMicra B270 was one of the most promising due to its ability to use all α-pinene as the only source of carbon and energy in mineral medium, obtaining as main products cis-verbenol (57,39±0,07%), verbenone (37,80±2,10%) and myrtenol (4,81±2,02%) accumulated after 72 hours of reaction. Next, Chapter 4 discusses the rotational x central composite design (DCCR) used to optimize the main parameters of the limonene-1,2- diol production process from limonene by the fungus Pestalotiopsis mangiferae LabMicrA505. The optimization of the variables analyzed by the DCCR revealed that the optimal conditions for the biotransformation were 2.0% substrate, 24 °C, 120 rpm and pH 6, resulting in an accumulation of 98.34±1.53% of limonene-1,2-diol after of 96 h of reaction. This research determines the potential of these microorganisms to be used as new biocatalysts. These results set precedents for developing the production of natural flavors and demonstrating the potential of using these Amazonian microorganisms in biotransformation processes. | ||||||||||||||||||||||||
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