Bactéria termófila Thermus filiformis : produção de carotenóides e avaliação da capacidade antioxidante

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Mandelli, Fernanda
Data de Publicação: 2010
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1612912
Resumo: Orientador: Adriana Zerlotti Mercadante
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As principais fontes industriais de carotenoides são a síntese química e a extração a partir de plantas. Porém, são poucos os carotenoides que possuem métodos economicamente eficientes de produção. Uma alternativa para a obtenção natural destes pigmentos é a sua produção por micro-organismos, sendo uma das fontes as bactérias termófilas que, em sua maioria, possuem carotenoides com estrutura específica para fortalecimento da membrana celular. Assim sendo, o presente estudo tem como objetivos: identificar os carotenoides da linhagem Thermus filiformis ATCC 43280, avaliar o crescimento de massa celular, produção de carotenóides e porcentagem de proteção contra o oxigênio singlete através de diferentes condições de cultivo e verificar a atividade antioxidante do extrato rico em carotenoides na desativação do radical ABTS¿+ (2,2¿- azinobis-(3-etilbenzotiazolina-6-ácido sulfônico)) e do peróxido de hidrogênio. Para atingir os objetivos, os carotenoides foram caracterizados por cromatografia líquida de alta eficiência conectada aos detectores de arranjo de diodos e espectrômetro de massas (HPLCDAD-MS/MS), e as condições de cultivo e a interação entre as variáveis foram estudadas através de planejamento estatístico fatorial. Foram identificados nove carotenoides sintetizados pela bactéria Thermus filiformis, todos apresentando o mesmo comprimento de onda máximo a 449 ± 1 nm, que é um indicativo de um cromóforo de 11 ligações duplas conjugadas, sendo duas em anel ?. O carotenoide majoritário identificado em T. filiformis foi termozeaxantina-15 que consiste do carotenoide zeaxantina ligada a uma glicose acilada com ácido graxo ramificado de 15 carbonos ((3R,3'R)-3'-[(6-O-13-metiltetradecanoil-ß-Dglucopiranosil) oxi]-ß,ß-caroten-3-ol) o que representa 35,3 % do conteúdo total de carotenóides. Foram também identificados os carotenoides: zeaxantina (14,4 %), zeaxantina monoglicosilada (4,7 %) e termozeaxantinas com ácidos graxos ramificados, com cadeia de cadeia de 11 (2,3 %), 12 (5,2 %), 13 (25,4 %) e 14 (9,0 %) carbonos, além de derivados dos carotenoides termozeaxantina-13 (0,8 %) e termozeaxantina-15 (2,8 %). Dentre as variáveis estudadas no planejamento experimental (temperatura, pH, quantidade de triptona, extrato de levedura e elementos traços de Nitsch¿s), a temperatura foi a que mais influenciou a quantidade de biomassa, carotenoides totais e proteção proporcionada pelos carotenoides contra oxigênio singlete. Com a utilização desta ferramenta foi possível atingir valores de 658 mg/L de biomassa seca, 1517 µg/g de carotenoides totais e porcentagem de proteção conferida ao DMA (dimetilantraceno) frente a oxidação por oxigênio singlete na ordem de 85 %. O extrato rico em carotenoides de T. filfiormis apresentou capacidade de desativar o radical ABTS¿+ com valor de capacidade antioxidante equivalente a Trolox (TEAC) de 2,87, valor este superior aos relatados para outros carotenoides como ß-caroteno (1,9) e zeaxantina (1,4).Abstract: Carotenoids are a group of natural pigments widely distributed in the nature with great diversity of structures and functions. The interest on carotenoids has considerably increased in recent years by the evidence of its known benefits to human health, due to its antioxidant, anticarcinogenic and immunomodulatory properties. The main industrial sources of carotenoids are chemical synthesis and extraction from plants. However, there are few carotenoids which production is economically feasible. An alternative to obtain these natural pigments is their production by microorganisms, and one of the sources is the thermophilic bacterium that produces carotenoids with specific structure for the strength of cell membrane. Therefore the aims of this work were to evaluate the biomass, carotenoid production and quenching of singlet oxygen by the strain Thermus filiformis ATCC 43280 through different cultivation conditions and to verify the antioxidant activity by scavenging of the ABTS¿+ (2,2'-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-Sulfonic Acid)) radical and hydroxy peroxide deactivation. In order to achieve these aims, the carotenoids were characterized by high-performance liquid chromatography connected to a photodiode array and mass spectrometry detectors (HPLC-DAD-MS/MS), and the cultivation conditions and the interactions between the variables were studied using a fractionated factorial design. Nine carotenoids synthesized by Thermus filiformis, were identified, all showing the same maximum absorbance wavelength, indicating the presence of a chromophore of 11 conjugated double bounds, being two in the ?-ring. The major carotenoid identified in T. filiformis was thermozeaxanthin-15 which is the carotenoid zeaxanthin linked to a glucose, acylated with a branched fatty acid of 15 carbons ((3R, 3'R) -3'- [(6-O-13- methyltetradecanoyl-ß-D-gluycopiranosyl) oxy]-ß,ß-carotene-3-ol) what represents 35.3 % of the total content of carotenoides. Zeaxanthin (14.4 %), zeaxanthin monoglucoside (4.7 %) and thermozeaxanthins with branched fatty acids chain with 11 (2.3 %), 12 (5.2 %), 13 (25.4 %) and 14 (90 %) carbons, besides thermozeaxanthin-13 (0,8 %) and thermozeaxanthina-15 (2,8 %) derivatives were also identified. Among the studied variables in the experimental design (temperature, pH, tryptone, yeast extract and Nitsch¿s trace elements) the temperature was the one that most influenced the biomass amount, total carotenoids and percentage of protection against singlet oxygen. Using this tool, it was possible to achieve values of 658 mg/L of dry biomass, 1517 µg/g of total carotenoids and percentage of protection of DMA (dimethylanthracene) against the oxidation by singlet oxygen about 85 %. The extract rich in carotenoids from T. filiformis showed capacity of scavenging ABTS¿+ radical with Trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC) of 2.87, being this value higher than those reported in the literature for ß-carotene (1.9) and zeaxanthin (1.4)MestradoMestre em Ciência de Alimentos[s.n.]Mercadante, Adriana Zerlotti, 1962-Faria-Machado, Adelia Ferreira deSquina, Fabio MarcioUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia de AlimentosPrograma de Pós-Graduação em Ciência de AlimentosUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASMandelli, Fernanda2010info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf67 f.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1612912MANDELLI, Fernanda. Bactéria termófila Thermus filiformis: produção de carotenóides e avaliação da capacidade antioxidante. 2010. 67 f. Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1612912. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/774162porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2017-02-18T05:59:20Zoai::774162Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2017-02-18T05:59:20Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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