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Mestrado - Camila Souza Almeida dos Santos

por dirppg-ct publicado 20/03/2020 14h21, última modificação 20/03/2020 14h21
Síntese de corantes naturais pela oxidação de compostos fenólicos utilizando lacases fúngicas
Quando
27/03/2020
de 14h00 até 17h00
(America/Sao_Paulo / UTC-300)
Onde
Videoconferência
Pessoa de contato
Orientador(a): Profa. Giselle Maria Maciel
Participantes
Orientador(a): Profa. Giselle Maria Maciel, Dra. - UTFPR
Coorientador(a): Profa. Lúcia Regina Rocha Martins, Dra. - UTFPR
Banca examinadora:
Presidente: Profa. Giselle Maria Maciel, Dra - UTFPR
Profa. Renata Rodrigues Gomes, Dra. - UFPR
Tatiane Brugnari, Dra - UTFPR
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Resumo: 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 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 poliacrilamida-dodecil sulfato de sódio (SDS-PAGE), com coloração de ABTS e prata. 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 DPPH e FRAP. Observou-se 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 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.

Palavras-chave:Fungos. Enzimas. Síntese verde. Erva-mate. Ácido Gálico. Atividade Antimicrobiana.



Synthesis of natural dyes through the oxidation of phenolic compounds using fungal laccases
Abstract: 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 and to form natural products with low toxicity, they can be used in biotechnological processes for industrial and environmental applications. The production 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 (SDS-PAGE), with ABTS and silver staining. 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 DPPH and 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 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.
Keywords: Fungi. Enzymes. Green synthesis. Yerba mate. Gallic acid. Antimicrobial activity.