Desenvolvimento de probiótico com alta atividade de selenoproteínas a partir de hidrolisado de milho
Diante do aumento de 800% na produção de etanol de milho nos últimos cinco anos no Brasil, associado à tendência dessa expansão, observa-se o intrínseco aumento na oferta do coproduto DDGS (Dried Distiller Grains with Soluble), bastante utilizado para a nutrição animal. Contudo, a possibilidade de a...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2024 |
| País: | Brasil |
| Institución: | Universidade de São Paulo (USP) |
| Repositorio: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
| Idioma: | portugués |
| OAI Identifier: | oai:teses.usp.br:tde-21072025-142136 |
| Acceso en línea: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/64/64134/tde-21072025-142136/ |
| Access Level: | acceso abierto |
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Desenvolvimento de probiótico com alta atividade de selenoproteínas a partir de hidrolisado de milho Development of probiotics with high selenoprotein activity from corn hydrolysate |
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Arthur, Valter Baptista, Antonio Sampaio |
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Diante do aumento de 800% na produção de etanol de milho nos últimos cinco anos no Brasil, associado à tendência dessa expansão, observa-se o intrínseco aumento na oferta do coproduto DDGS (Dried Distiller Grains with Soluble), bastante utilizado para a nutrição animal. Contudo, a possibilidade de associação do DDGS com outros componentes com alta atividade biológica ainda é pouco explorada. Adicionalmente, destaca-se o grande potencial de se gerar levedura em maior quantidade dentro da cadeia de produção do etanol, conforme a rota metabólica definida para o crescimento das leveduras. Por esse motivo, com o propósito de desenvolver um novo produto, com alto valor agregado, a partir do DDGS e melhorar a resposta do sistema imunológico dos animais, o objetivo deste projeto foi produzir farelo de grãos de milho utilizados na produção de etanol contendo leveduras vivas (DDGS com probiótico) enriquecidas em selênio (Se) orgânico e alta atividade de enzimas antioxidantes, avaliando sua atividade sob diferentes metabolismos energéticos da levedura. O presente estudo foi conduzido em três etapas, na primeira etapa foi investigada a concentração máxima de selenito de sódio (Na2SeO3) no meio de cultivo, que a levedura Saccharomyces cerevisiae, linhagem Thermosacc¸ conseguiu tolerar; em seguida, com essa mesma levedura foi realizado o processo de evolução adaptativa para induzir o microrganismo a suportar maiores concentrações do mineral. Na segunda etapa, foi realizado o cultivo celular das leveduras sob diferentes alternativas de rotas metabólicas (anaerobiose e aerobiose) em mosto de hidrolisado de milho irradiado por feixe de elétrons, com o intuito de eliminar a população de microrganismos contaminantes do mosto e consequentemente potencializar o processo de propagação celular. Os tratamentos testados nesta fase foram: T1- 0 mg L-1; T2 - 200 mg L-1 e T3 - 400 mg L-1 de Na2SeO3 no meio de cultivo. Na terceira e última etapa foram estudadas as seguintes variáveis: viabilidade celular, produção de biomassa, açúcares, teor de etanol, ácidos orgânicos, carboidratos de reserva, Se total e na forma orgânica, caracterização do DDG, além da atividade antioxidante das células de levedura. Por fim e em paralelo ao estudo das variáveis, as leveduras probióticas foram incorporadas ao farelo de milho, gerando o produto de maior valor agregado (DDGS probiótico). Na primeira fase, após o processo adaptativo, a levedura conseguiu suportar até 400 mg L-1 de Na2SeO3 no meio de cultivo e apresentou diminuição do número de colônias à medida que a concentração da fonte de Se foi aumentando, além disso, apresentou alterações morfológicas. No cultivo sob diferentes metabolismos foi obtida diferença significativa entre os tratamentos, em condições de aerobiose a levedura em meio de cultivo com 400 mg L-1 de Na2SeO3, conseguiu o maior acúmulo de Selenometionina (SeMet) na concentração 2,6 mg g-1 e da enzima glutationa peroxidase (GPx) em 5,32 mol mg-1 de proteína. De forma geral, o cultivo das leveduras realizado por aerobiose permtiu mais eficiência para aumentar sua atividade antioxidante e concentração de Se na forma orgânica, além disso foi possível o desenvolvimento de uma nova formulação de DDGS, enriquecida em probióticos bioativos |
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Por esse motivo, com o propósito de desenvolver um novo produto, com alto valor agregado, a partir do DDGS e melhorar a resposta do sistema imunológico dos animais, o objetivo deste projeto foi produzir farelo de grãos de milho utilizados na produção de etanol contendo leveduras vivas (DDGS com probiótico) enriquecidas em selênio (Se) orgânico e alta atividade de enzimas antioxidantes, avaliando sua atividade sob diferentes metabolismos energéticos da levedura. O presente estudo foi conduzido em três etapas, na primeira etapa foi investigada a concentração máxima de selenito de sódio (Na2SeO3) no meio de cultivo, que a levedura Saccharomyces cerevisiae, linhagem Thermosacc¸ conseguiu tolerar; em seguida, com essa mesma levedura foi realizado o processo de evolução adaptativa para induzir o microrganismo a suportar maiores concentrações do mineral. Na segunda etapa, foi realizado o cultivo celular das leveduras sob diferentes alternativas de rotas metabólicas (anaerobiose e aerobiose) em mosto de hidrolisado de milho irradiado por feixe de elétrons, com o intuito de eliminar a população de microrganismos contaminantes do mosto e consequentemente potencializar o processo de propagação celular. Os tratamentos testados nesta fase foram: T1- 0 mg L-1; T2 - 200 mg L-1 e T3 - 400 mg L-1 de Na2SeO3 no meio de cultivo. Na terceira e última etapa foram estudadas as seguintes variáveis: viabilidade celular, produção de biomassa, açúcares, teor de etanol, ácidos orgânicos, carboidratos de reserva, Se total e na forma orgânica, caracterização do DDG, além da atividade antioxidante das células de levedura. Por fim e em paralelo ao estudo das variáveis, as leveduras probióticas foram incorporadas ao farelo de milho, gerando o produto de maior valor agregado (DDGS probiótico). Na primeira fase, após o processo adaptativo, a levedura conseguiu suportar até 400 mg L-1 de Na2SeO3 no meio de cultivo e apresentou diminuição do número de colônias à medida que a concentração da fonte de Se foi aumentando, além disso, apresentou alterações morfológicas. No cultivo sob diferentes metabolismos foi obtida diferença significativa entre os tratamentos, em condições de aerobiose a levedura em meio de cultivo com 400 mg L-1 de Na2SeO3, conseguiu o maior acúmulo de Selenometionina (SeMet) na concentração 2,6 mg g-1 e da enzima glutationa peroxidase (GPx) em 5,32 mol mg-1 de proteína. De forma geral, o cultivo das leveduras realizado por aerobiose permtiu mais eficiência para aumentar sua atividade antioxidante e concentração de Se na forma orgânica, além disso foi possível o desenvolvimento de uma nova formulação de DDGS, enriquecida em probióticos bioativosGiven the 800% increase in corn ethanol production over the last five years in Brazil, coupled with the trend of this expansion, there is an inherent increase in the supply of the co-product DDGS (Dried Distillers Grains with Solubles), which is widely used for animal nutrition. However, the potential for combining DDGS with other components of high biological activity is still largely unexplored. Additionally, there is significant potential to generate more yeast within the ethanol production chain, according to the metabolic pathway defined for yeast growth. Therefore, to develop a new high-value product from DDGS and improve the immune response of animals, this project\'s objective was to produce corn grain meal used in ethanol production containing live yeast (DDGS with probiotics) enriched with organic selenium (Se) and high antioxidant enzyme activity, evaluating its activity under different yeast metabolic conditions. The present study was conducted in three stages. In the first stage, the maximum concentration of sodium selenite (Na2SeO3) in the culture medium that the yeast Saccharomyces cerevisiae, Thermosacc strain, could tolerate was investigated. Subsequently, the adaptive evolution process was conducted to induce the microorganism to tolerate higher concentrations of the mineral. In the second stage, yeast cell cultivation under different metabolic pathway alternatives (anaerobiosis and aerobiosis) in electron beam-irradiated corn hydrolysate wort was carried out to eliminate contaminating microorganisms and consequently enhance the cell propagation process. The treatments tested in this phase were: T1 - 0 mg L-1; T2 - 200 mg L-1, and T3 - 400 mg L-1 of Na2SeO3 in the culture medium. In the third and final stage, the following variables were studied: cell viability, biomass production, sugars, ethanol content, organic acids, reserve carbohydrates, total and organic Se, characterization of DDG, as well as the antioxidant activity of yeast cells. Finally, and in parallel to the study of variables, probiotic yeasts were incorporated into corn meal, generating the higher-value product (probiotic DDGS). In the first phase, after the adaptive process, the yeast could tolerate up to 400 mg L-1 of Na2SeO3 in the culture medium and showed a decrease in the number of colonies as the Se source concentration increased, in addition to morphological changes. In cultivation under different metabolic conditions, a significant difference was obtained between the treatments. Under aerobic conditions, yeast in a culture medium with 400 mg L-1 of Na2SeO3 achieved the highest accumulation of selenomethionine (SeMet) at 2.6 mg g-1 and the enzyme glutathione peroxidase (GPx) at 5.32 mol mg-1 of protein. Overall, yeast cultivation under aerobic conditions allowed for more efficient increases in antioxidant activity and organic Se concentration. Furthermore, a new DDGS formulation enriched with bioactive probiotics was developedBiblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPArthur, ValterBaptista, Antonio Sampaio2024-09-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/64/64134/tde-21072025-142136/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccessporMota, Layna Amorim2025-07-22T20:27:02Zoai:teses.usp.br:tde-21072025-142136Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-07-22T20:27:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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